Synthesis and Electrochemical Properties of Nanostructured Cathode Materials for Lithium Batteries

1 Results For electrode materials in lithium batteries,a high surface area can provide higher electrode/electrolyte contact areas,thus eventually causing the shorter diffusion paths with the particles,and provides more facile intercalation for Li ions[1-4].In addition,reduced strain of intercalation and contributions from charge storage at the surface may also contribute to Li capacity,compared with bulk counterparts.In this regard,I am going to talk about the preparation and electrochemical properties o...     

Nanostructured transition metal nitride composites as energy storage material

There are growing demands for the next generation lithium ion batteries with high energy density as well as high power performance for renewable energy storage and electric vehicles application.Recently,nanoscale materials with outstanding energy storage capability have received considerable attention due to their unique effect caused by the reduced dimensions.This review describes some recent developments of our group in research of transition metal nitride nanocomposites in application of energy storage,especially for lithium ion battery and supercapacitor.The strategies of mixed conduction(electron and ion) network with a favorable charge transportation interface in the design of the nanocomposites for such devices are highlighted.     

类锂原子体系1s~22p态的精细结构

用全实加关联 (FCPC)方法研究核电荷Z =3～ 15的类锂原子体系 1s2 2p态的精细结构 .取得了与实验数据符合得非常好的计算结果 .定量地揭示了相对论效应和QED修正随核电核增大的变化规律 .     

Electronic Properties of Organic Semiconductors Based on Nonconjugated Polymers

1 Results The paper presented review of experimental results on the charge transport study in the polymer materials,possessed charge instability.The base of these materials is noncojugated polyaromatic compounds.Characteristic feature these materials is a wide of band gap up to 4.3 eV and the value of first ionization potential about 6 eV.Electronic energetic parameters like these are typical for insulator materials.However it was established that there are not only hopping mechanism of charge transpor...     

锂电池SOC参数识别、优化及监测研究

为了延长微网系统中储能装置的使用寿命,保证微网系统的稳定可靠运行,需对锂电池荷电状态(SOC)进行实时准确的监测。提出一种基于递推最小二乘法(RLS)和扩展卡尔曼滤波算法(EKF)的电池SOC参数识别优化及检测方法,并在MATLAB/Simulink仿真环境下进行可行性验证。结果表明,该方法能够在极小误差范围内实现对锂电池SOC的实时监测。     

共轭微孔聚合物管状硬炭的氮掺杂与储锂性能

通过选择不同单体合成了共轭微孔聚合物(CMP)和含氮共轭微孔聚合物(NCMP),并分别将其高温热解制备管状硬炭(THC)和氮掺杂管状硬炭(NTHC).通过SEM、TEM和BET对两种管状材料的形貌结构进行了表征,THC和NTHC材料具有相似的形貌和比表面积.进一步采用恒电流充放电法对THC和NTHC进行电化学性能分析,并与普通碳纳米管(CNT)的电化学性能相比较.结果表明,NTHC储锂性能最好,在0.1 A/g时,NTHC的可逆储锂容量高达541.2 mAh/g,在0.6 A/g电流密度下,其比容量在经过500次循环后仍高达458 mAh/g.     

基于改进门控循环单元神经网络的锂电池组荷电状态预测

准确预测锂电池组的荷电状态(state of charge, SOC)能够有效防止电池过度充电或者放电,是储能设备安全运行的重要保障。为了解决SOC无法通过测量直接获得的问题,提出了一种基于猎人猎物优化算法(hunter prey optimization, HPO)优化门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)神经网络的预测模型。在GRU的基础上添加Dropout机制,来增强模型的泛化能力,并通过HPO算法优化GRU的超参数,使锂电池的数据特征与网络拓扑相匹配。为了验证HPO-GRU模型的有效性,以某储能公司现场采集的储能锂电池组历史数据进行仿真实验,并与反向传播神经网络(back propagation, BP)、长短期记忆网络(long short term memory, LSTM)和GRU 3种预测模型的预测结果进行对比分析。可得HPO-GRU模型预测值与真实值的误差最小,在5%以内。可见HPO-GRU模型的预测精度最高,具有良好的鲁棒性以及较强的泛化能力。     

1,3-dioxolane pretreatment to improve the interfacial characteristics of a lithium anode

1,3-dioxolane pretreatment to improve the interfacial characteristics of a lithium anode     

Na离子电池正极材料的结构设计与性能分析

Na离子电池由于其低成本和丰富的Na资源储备,已成为电能存储和低速电动汽车中最有前途的候选设备。正极材料是Na离子电池的关键,对电化学性能具有显著影响。系统地总结了现有的Na离子电池正极材料,有过渡金属氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类和有机分子聚合物类等材料。目前,这些正极材料存在两个缺点：Na离子的半径比Li离子的大,在离子脱嵌过程中会对材料的结构造成严重影响,进而导致体积膨胀和容量衰减;动态过程缓慢,导致充放电倍率表现不佳。总结了用以提高正极材料电化学性能的掺杂/替代和涂覆等改性方法,为以后的Na离子电池改性和正极材料的选择提供了研究方向。     

基于最小二乘法的锂离子电池参数辨识方法研究

目的 针对使用戴维南等效电路模型对锂电池进行参数辨识不够精确的问题,提出一种二阶 RC 等效电路模 型并对锂电池进行参数辨识。 方法 通过脉冲放电实验得到锂电池的相关数据,在 MATLAB 上使用最小二乘算法 对所建立的二阶 RC 等效电路进行参数辨识,并对不同 SOC(State of Charge)下锂电池各个参数的变化情况进行分 析,通过计算锂电池的端电压来判断参数辨识的精确度,最后将辨识结果与戴维南等效电路模型所辨识的结果进 行对比并分析。 结果 随着锂电池 SOC 下降,锂电池的各个参数会有轻微的波动,在锂电池的 SOC 处在较低的水平 时,锂电池的各个参数变化比较剧烈,这是由于锂电池的化学浓差极化所导致的,当将辨识的参数用来求解锂电池 的端电压时,随着时间的推移,发现锂电池的端电压的误差波动比较稳定,且最大误差不超过 0. 05 V,反观使用戴 维南等效电路模型求得锂电池的端电压误差波动比较大,且最大误差超过了 0. 08 V。 结论 在锂电池参数辨识上 二阶 RC 等效电路比戴维南等效电路更加准确,能够更好地描述锂电池的动静态特性,为后续对锂电池的荷电状 态估计提供了有力的基础。     

钛酸锂电池城区电网储能系统经济性分析模型

储能系统全寿命周期内收益最大化为目标,考虑钛酸锂电池的循环寿命及放电深度对储能系统成本的影响等因素,建立储能系统收入模型和全寿命周期年均成本模型,在此基础上建立基于钛酸锂电池的城区电网储能系统经济性评价模型。算例分析结果表明,该模型能够实现城区电网中钛酸锂电池储能系统的成本控制,可在寿命周期内实现预期的经济效益。     

锂电池负极材料石墨片的简单制备及其性能

以石墨铅笔的笔芯为原料,通过简单涂抹的方法成功制备类似石墨烯纳米片的薄片结构.对该石墨片材料在0.1 C（1 C=372 mA/g）电流密度下进行电化学性能测试,并与铅笔芯直接碾磨制备的石墨材料进行比较,结果发现,石墨纳米片的充放电曲线显著不同,首次可逆比容量为402 mA·h/g,高于石墨材料的比容量和碳的理论比容量.经过20圈循环后,可逆比容量下降为367 mA·h/g,为首次比容量的91.3%.石墨片材料具有较好的循环稳定性和较高的比容量,主要是因为石墨片具有二维片状纳米结构,比表面积很大,锂离子可同时储存在纳米片的正反两面和侧面.     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

基于太阳能的双电源供电与自动切换系统

采用2组磷酸铁锂电池为储能装置,以MSP430F2274超低功耗单片机为控制器,设计了一种基于太阳能电池板充电并可在双电池组间自动切换的供电系统,实现了在户外为供电范围为1.8～11V的小型仪器及仪表设备的不间断连续供电.论述了系统的工作原理,给出了系统在电压检测、充放电均衡及自动切换等环节的详细设计方案.实际使用结果表明,此系统可以长时间在户外稳定工作,并具有最大2.5A的电流输出能力,且其体积小,寿命长,无污染,使用灵活方便.     

第一主族阳离子-苯复合物相互作用的理论研究

运用从头算MP2和密度泛函B3LYP方法,在6-311＋＋G^＊＊基组水平上对第一主族阳离子-苯复合体系的构型进行了自由优化,并定义阳离子位于苯环正上方。频率计算表明为合理构型,复合物的键长、原子电荷、分子轨道成份、前沿轨道能等表明,碱金属阳离子与苯的作用包含p-π和s-π作用方式,阳离子与苯结合时电子从苯向阳离子转移,形成电荷转移复合物,与氢键的结合方式相似。M^＋…benzene and benzene…M^＋…benzene复合物的红外光谱特征频率分别位于120～740cm^-1和140-890cm^-1,为阳离子垂直于环平面上作来回振动,其红外光谱振动频率随Li、Na、K向长波方向红移,并红外强度随Li、Na、K降低。     

软包装锂离子电池性能研究

研究了以塑料包装取代金属外壳所实现的新型软包装锂离子电池的电化学性能.从软包装锂离子电池的倍率放电性能、电池的高低温放电能力和充放电循环稳定性等方面的研究表明,软包装锂离子电池具有良好电化学性能.软包装锂离子电池既不同于金属外壳锂离子电池,也不同于聚合物锂离子电池,是锂离子电池的一种新型设计.     

Combined Structural,Electrochemical and Thermodynamic Investigations on Various Li_xMPO_4 Olivine Compounds

1 Results As tremendous increase of interest towards the application of LiFePO4 for lithium battery cathode,the mechanism of the intrinsic transport of lithium ions and electrons in LixFePO4 is becoming the intensive and exciting research subject.In the present paper,we will mainly focus on dimension of the transport and the role of solid solution as they seem to be key issues to understand charge movement in the olivine structure.Although one-demensional lithium motion along b-axis has been theoretical...     

锂电池膨胀力及位移测试试验台的开发

为了测试充放电过程中锂离子电池膨胀力及膨胀位移,本文拟开发相应的测试试验台。该实验台由充放电系统、环境控制系统、测试系统、数据采集系统等四部分组成。为了模拟电池对测试装置响应,提出了一种表征充放电过程中锂电池热-机-电耦合作用的等效方法。基于开发的试验台,测试不同放电倍率下电池膨胀位移-SOC曲线及电池膨胀力-SOC曲线,使基于温度-电流电压-力的电池管理系统的开发成为可能。     

炭负极材料的炭化制备工艺对锂离子电池充电放电性能的影响

以Ni2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂为炭化预聚体 ,制备出了锂离子电池炭负极材料 ,考察了炭化制备工艺对炭负极材料充电放电性能的影响。实验结果表明 ,采用Ni2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂制备锂离子电池炭负极材料时 ,炭化处理温度并不是越高越好 ,而是在一定温度范围内 ,低温处理样品的充电放电容量反而比高温处理样品的要高 ;在还原性气氛中炭化处理样品的充电放电容量明显高于惰性气氛中炭化处理的样品。实验数据还表明 ,在相同处理条件下 ,树脂炭化产物的粒度越小 ,制备出的锂离子电池炭负极材料的充电放电容量就越大     

BLim1/2+(m=6、7)团簇的结构及储氢性能的研究

为开发新型储氢材料提供更为丰富的理论基础,采用B3LYP泛函在6-311++G(d,p)基组水平上对BLi₆⁺超碱团簇和BLi₇²⁺超碱土团簇的稳定性结构、电荷分布等方面进行理论研究,进而研究团簇的储氢性能。结果表明：两个离子团簇均比它们所对应的中性团簇均具有较高的动力学稳定性。两个离子团簇中的每个Li原子同时有效吸附2个氢分子,BLi₆⁺团簇中氢分子在团簇表面平均吸附能为0.969~2.162kCal/mol,储氢质量分数达31.56wt%。而BLi₇⁺团簇中氢分子在团簇表面平均吸附能为1.764~3.714kCal/mol,储氢质量分数达32.21wt%。它们的储氢性能表明BLi₆⁺团簇和BLi₇²⁺团簇均有望成为良好的储氢媒介。