锂离子电池失效的快速判定

通过锂离子单体电池的循环寿命实验,分析了该电池的充放电电流,电压以及内阻随循环次数的老化特性.研究发现,随着充放电次数的增加,电池在恒流阶段充入的容量占总容量的百分比的变化趋势和电池内阻变化相一致,因此可以根据恒流充电的时间来快速判定电池的衰减程度.     

晶硅电池温变过程中的输出参数及温度场特性

利用有限差分法,分析了环境温度从250 K变化到500 K,且电池前后表面存在两种温差时,晶硅电池输出参数的温度特性及电池内部温度场的分布情况.研究表明:当电池前后表面温度相同,且温度逐渐增加时,短路电流基本不变,开路电压以0.02 V/K的速率线性减小,电池效率以0.07%/K的速率线性降低,温度场分布不均匀现象主要集中在接近电池前后表面的区域,最大温度梯度达?0.0002 K/?m;当电池前后表面存在1.5 K温差,且温度逐渐增加时,电池各输出参数均出现不同程度的改善,特别是开路电压相对无温差时可增加0.25%~1.2%,电池效率相对无温差时可增加0.4%~1.5%,温度场分布出现明显偏离由前后表面温差决定的温度梯度(0.0075K/?m)的现象.     

层叠式锂离子电池展向温度分布的分析解及基于分析解的热设计优化

大型锂离子动力电池的热相关问题是限制其在电动汽车上大规模应用的主要问题之一.单体电池的热模型是进行电池热设计、改善电池热特性的重要工具.根据热模型的求解方法,可分为数值解和分析解两类.在现有文献的研究中,数值解占据了主要地位.但是,分析解因具有计算量小、可实现设计变量的全局优化等优点,在电池热设计和电池组热管理系统中可发挥重要作用.例如,在电池热设计中,分析解可全面考察多个设计参数连续变化下对电池热特性的影响,以进行多设计参数下的全局优化.本文首先对一款大型层叠式锂离子电池进行了数值热模拟和实验验证,数值热模拟的结果与多枚热电偶的实验测量结果吻合良好;然后,基于数值热模拟的结果提取了层叠式电池温度分布和产热率分布的主要特点,进而假设温度呈展向平面分布、产热率均匀分布;针对简化后的电池热问题,利用双重积分变换方法提出了分析解;最后,使用分析解开展了电池的热设计优化工作,讨论了不同电芯尺寸和极耳布置方案下的电池热特性.     

晶体硅太阳电池SiNx/Al 背反射性能研究

随着硅片的不断减薄, 晶体硅太阳电池背反射性能变得越来越重要. 本文首先采用PC1D 软件进行理论模拟, 研究背反射率对电池的电学和光学性能影响. 模拟表明, 电池的短路电流、开路电压和内、外量子效率均随着背反射率增大而变大. 当电池背反射率从60%增加到100%时, 电池短路电流提高了 0.128 A, 最大输出功率提高了 0.066 W, 开路电压提高0.007 V; 1100 nm 波长下, 内量子效率提高39.9%, 外量子效率提高17.4%, 电池效率提高了0.4%. 然后, 通过丝网印刷技术制备了SiN_x/Al 背反射器, 实验结果表明, 在长波波段SiN_x/Al 背反射器具有良好的背反射性能, 在1100 nm以上的长波波段含有SiN_x/Al 背反射器结构的电池比普通Al 背场电池对同波长光的背反射率高出15%, 因而具有更高的电池效率.     

用于稳定金属锂负极的FeF_2/PVDF复合保护层

通过在金属锂箔表面涂覆氟化亚铁(FeF_2)/聚偏氟乙烯(PVDF)的复合保护层,制备了FeF_2/PVDF保护层修饰的改性金属锂负极.采用扫描电子显微镜(SEM)对循环前后的电极形貌进行表征,并通过恒电流充放电、电化学交流阻抗谱和倍率等测试对改性金属锂负极的电化学性能进行分析.研究发现,与传统的金属锂箔负极相比,具有保护层的金属锂负极循环后表面无锂枝晶和"死锂"产生,因此表现出良好的循环稳定性,恒电流(1 mA/cm~2)充放电循环1300 h,充放电间的电压迟滞始终稳定保持在50 mV;该改性金属锂负极与磷酸铁锂正极匹配后的全电池也展现出优异的倍率性能,在3 C的电流密度下放电比容量依然可以达到110 mAh/g.     

表面介质阻挡纳秒脉冲放电能量特性和诱导流动特性研究

聚焦于表面介质阻挡纳秒脉冲放电(NS DBD)基本问题,设计不同结构激励器,研究放电能量特性、诱导流动特性.结果表明:单位展长激励器单次放电能量随激励电压增大而非线性增大,其值在0.1~1 m J/cm量级,与激励器长度和激励频率无关;NS DBD瞬时功率可达几百千瓦,而时均功率较低,仅为瓦量级.NS DBD诱导流动的速度较低,在0.1 m/s量级上;提升激励电压对诱导速度提升不明显;随激励频率增大有所增大.NS DBD可诱导形成冲击波,其初始运动速度稍高于音速,不同结构激励器诱导冲击波在传播位置上无明显差别,主要影响诱导冲击波个数;激励电压对冲击波传播速度无明显影响;唯象学仿真表明不同沉积能量诱导冲击波速度不同,实验对应下的沉积能量诱导冲击波波速近于音速.     

高充电致高电压太阳阵持续飞弧放电的实验研究

空间高压太阳阵表面静电放电(ESD)引起持续飞弧放电而导致航天器大功率电源系统永久性损坏的事件在国外已有多次报道。本文针对砷化镓(GaAs)和硅(Si)高压太阳阵进行ESD地面模拟实验，通过两类高压太阳阵样品充放电对比实验，重点分析高压太阳阵持续飞弧放电形成机理。实验表明持续飞弧放电引起高压太阳阵串间击穿短路，导致太阳阵自身功率持续输出并形成永久性短路回路。分析表明持续飞弧放电的发生与高压阵结构、高压阵工作电压、ESD特征以及电池材料等多种因素相关。     

Si基^63Ni辐射伏特效应同位素电池的优化设计与分析

目前国内外研究的各类微能源中,β辐射伏特效应同位素电池因能量密度高、寿命长、输出性能稳定等优点在许多领域具有广泛的应用前景.本文从辐射伏特效应的基本原理出发,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,得出了辐生电流、开路电压等性能参数的计算公式,探讨了少子扩散长度、掺杂浓度、结深等对性能的影响,并提出了采用硅基63Ni源的同位素电池的最佳设计参数：63Ni源质量厚度为1mg/cm2,单晶硅半导体P区掺杂浓度为1×1019cm？3,N区掺杂浓度为3.16×1016cm？3,结面积为1cm2,结深为0.3？m,总厚度不超过160？m.得到的短路电流、开路电压、最大输出功率及转化率分别为：573.3nA,0.253V,99.85nW,4.94%.为低功率场所,如微型机电系统、心脏起搏器等所需的微能源提供参数依据.     

高充电致高电压太阳阵持续飞弧放电的实验研究

空间高压太阳阵表面静电放电（ESD）引起持续飞弧放电而导致航天器大功率电源系统永久性损坏的事件在国外已有多次报道．针对砷化镓和硅高压太阳阵进行ESD地面模拟实验，通过两类高压太阳阵样品充放电对比实验，重点分析高压太阳阵持续飞弧放电形成机理．实验表明持续飞弧放电引起高压太阳阵串间击穿短路，导致太阳阵自身功率持续输出并形成永久性短路回路．持续飞弧放电的发生与高压阵结构、高压阵工作电压、ESD特征以及电池材料等多种因素相关．     

短程高效回收废锂离子电池中铜金属的技术及机理研究

信息通讯技术和电动汽车产业的快速发展产生了大量的废锂离子电池,其资源化回收成为资源可持续利用及环境保护的重要手段.但传统的回收过程工艺繁琐,资源化效率较低阻碍了产业的良性发展.为了缩短废锂离子电池的资源化工艺,选择离子液体作为加热介质,通过熔化黏结剂,分离铜箔和负极材料实现对废锂离子电池中铜金属的回收.回收过程发生急剧的热对流和热传导过程,利用搅拌机快速运转强化了热对流的过程和机械力分离正极材料,基于传热理论傅里叶定律建立了热传递过程数学模型.通过详细实验研究发现,当加热温度180℃、搅拌速度350 r/min、停留时间30 min,可以实现铜金属的短程高效回收.本技术的研发大大促进了铜铝金属的高效回收,打通了废锂离子电池的闭环供应链.     

基于超级电容器储能的光伏照明控制器研究

采用绿色环保超级电容器作为储能器件,开发出了一套带MPPT功能的太阳能照明控制器。控制器以入门级ARM7芯片LPC2103为控制核心;用MAX16834设计LED驱动电路;采用固定电压法结合变步长的扰动观察法对太阳能电池板进行最大功率跟踪,提高利用效率;通过软件设计的优化,获得更长的照明时间。通过实地测试发现,该控制器比传统的照明控制器拥有更好的利用率,具有实用价值。     

基于CCII的一种双采样保持电路的研究与设计

本文设计了一种高性能双采样保持（DSH）电路,在165V的电源电压下,其性能满足12位精度、200MS／s转换速率的流水线型ADC的要求。设计中采用了轨到轨自偏置第二代电流传输器（CCII）提高了S／H电路的可靠性和线性度;采用双采样结构,使得在同样性能的CCII条件下,采样速率成倍提高;对于大带宽自偏置CCII,采用了两个电流跟随器降低了端口的寄生电阻。DSH电路的采样电压幅度达到2V,对于输入为20MHZ的正弦波,测得其平台稳定精度为89μV,平台稳定时间为1．05ns,噪声失真比（SNDR）达到了84dB,满足12位ADC的要求,整个电路的功耗约为3．41mW。     

超导纳米线单光子探测技术进展

超导纳米线单光子探测技术自2001年出现以来,已经成为超导电子学领域的一个热点研究方向.作为一种新型的单光子探测技术,其具有探测效率高、暗计数低、时间抖动小、计数率高、响应频谱宽、电路简单等优势,综合性能在近红外波段已经明显超越传统的半导体探测技术,成为一种主流的单光子探测技术.本文从应用基础角度出发,对超导纳米线单光子探测器件的材料、器件工艺、性能、系统集成以及前沿应用等进行介绍,并对国际上该领域研究未来的发展趋势进行探讨.     

正背栅SOI-MOSFET二维阈值电压解析模型

通过建立沟道区域和埋氧区域的二维泊松方程,并考虑衬底区域的掺杂和背栅偏压对器件阈值电压的影响,得到了一种正背栅全耗尽SOI-MOSFET二维阈值电压模型.根据模型计算结果,研究了衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对器件阈值电压的影响,通过与MEDICI数值模拟结果的比较表明,该模型能预计不同衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对阈值电压的影响,正确反映器件的短沟效应和背栅效应.     

基于室温单自旋磁共振技术的量子精密测量

实现深及单个量子系统的测量技术,能够揭示出在传统宏观测量中被系综统计所平均掉的独特的个体信息.金刚石中的氮–空位色心(NV色心)在室温下具有超长的相干时间,并可以通过光探测磁共振的方式进行单量子体系的操控和读出,已经成为实现量子精密测量和量子信息处理的重要平台.尤其在测磁学方面,朝向单分子成像的研究正在全力进行.本文回顾了基于NV色心的量子精密测量研究,介绍了其在测量磁场、电场、力学系统、温度等方面的相关进展,讨论了本领域今后可能的发展方向.     

Self-organised criticality—what it is and what it isn’t

The last decade and a half has seen an ardent development of self-organised criticality (SOC), a new approach to complex systems, which has become important in many domains of natural as well as social science, such as geology, biology, astronomy, and economics, to mention just a few. This has led many to adopt a generalist stance towards SOC, which is now repeatedly claimed to be a universal theory of complex behaviour. The aim of this paper is twofold. First, I provide a brief and non-technical introduction to SOC. Second, I critically discuss the various bold claims that have been made in connection with it. Throughout, I will adopt a rather sober attitude and argue that some people have been too readily carried away by fancy contentions. My overall conclusion will be that none of these bold claims can be maintained. Nevertheless, stripped of exaggerated expectations and daring assertions, many SOC models are interesting vehicles for promising scientific research.     

亚90nm沟道MOSFET亚阈值状态下二维电势和阈值电压的半解析模型

本文提出一个亚90nm沟道MOSFET在亚阈值状态下的二维电势和阈值电压的半解析模型．文章首先根据短沟道MOSFET在亚闽值状态下的物理模型提出定解问题,然后用特征函数将由氧化层和空间电荷区衔接条件所得到的超越方程组作正交展开,得到关于未知量的线性代数方程组．求出了氧化层和空间电荷区的二维电势、耗尽层厚度和阈值电压的表达式．该模型不需要适配参数,运算量小,避免了方程离散化,计算精度与数值解精度相同．文章给出了沟道长度为90nm以下MOSFET的电势分布、表面势、耗尽层厚度和阈值电压计算结果．计算值与二维数值模拟值高度吻合．     

一种处理高浓度渗滤液的新工艺研究

为了提高矿化垃圾生物反应床对渗滤液有机物和氮类污染物的处理能力,在充分结合准好氧结构优势和矿化垃圾生物反应床特点的基础上,提出了准好氧矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的工艺。单周期渗滤液处理实验和按L9（3^4）运行的正交实验结果表明：在矿化垃圾有效高度为900mm,温度为20—35℃,运行周期为1—3d,水力负荷为5～32L／（m^3·d）,COD负荷为210-1280g/（m^3·d）的条件下,COD、氨氮和总氮的去除率分别能达到98％、94％和80％以上;渗滤液回灌后,水质和水量分剐在9h和24h后趋于稳定;随着运行时间的延长,渗滤液优先流会增加;在保温状态下,冬季的处理效果优于夏季。该技术不但解决了其他类型矿化垃圾生物反应床总氮去除效率不高的难题,还具有较好是渗滤液减量化效果。