- 周航毅;侯宏英;吕安;吴润杰;廖浪;
Cr_8O_(21)的理论比容量(642 mAh/g)和工作电位[3.0 V(vs. Li~+/Li)]较高,成为高比能量锂离子电池正极材料的研究热点。以CrO_3为原料,在空气气氛中经煅烧工艺制备纯相Cr_8O_(21)晶体粉末,利用XRD、X射线光电子能谱(XPS)、SEM及电化学性能测试,研究产物的微观形貌、结构、元素组成及储锂性能。Cr_8O_(21)粉末由平均粒径5μm的不规则颗粒组成,结晶度和纯度高。作为锂离子电池正极材料,以1.0 C放电至1.5 V时,首次放电比容量和比能量分别达到366.5 mAh/g和1 008.4 W·h/kg。
2025年02期 v.55;No.292 215-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 1689K] - 赵鑫;王晓兵;侯永平;郝冬;
作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件,质子交换膜是一种特殊的离子选择性透过的聚合物膜。为满足研发、测试与性能评价需求,构建涵盖关键性能指标、测试方法和评价方法的质子交换膜测评体系。首先,基于产品评价需求,明确质子交换膜的关键性能指标,主要包括物理特性、工作特性以及耐久性等3个层级,涵盖质子传导率、拉伸性能和机械稳定性等10个指标;其次,基于产品行业发展现状,构建质子交换膜的量化评价体系;最后,对两种质子交换膜产品进行测试,得到测试结果,分析产品的先进性。产品综合得分越高,性能越好。
2025年02期 v.55;No.292 220-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 1272K] - 魏志宁;陈稳;卞灿灿;张朝山;
分析磷酸铁锂(LiFePO_4)锂离子电池在热过载条件下的热失控特性，为电池安全设计提供参考。以280 Ah储能用LiFePO_4锂离子电池为实验样品，安装温度传感器监测温度变化，监测氢气和硫化氢的浓度。在0.5 C充电倍率下，对单体电池和电池模组进行持续过充的热失控特性分析。单体电池在450 s时完全进入热失控状态，氢气体积分数在约300 s时开始迅速上升，峰值达到0.072%,而硫化氢在203 s时开始上升，最高为0.056%。电池模组在303 s时完全进入热失控状态，氢气体积分数在192 s时迅速增加，峰值为0.074%,硫化氢在203 s时达到0.058%。气体浓度的变化可作为热失控的早期预警指标。
2025年02期 v.55;No.292 227-231页 [查看摘要][在线阅读][下载 1293K] - 要宇辉;孙丙香;张慧敏;马仕昌;赵鑫泽;鲁诗默;朱振威;
高倍率短时脉冲工况下，电池的极化特性差异大、温度上升快、极化电压消退不彻底，导致常规等效电路模型仿真效果不佳。参数辨识和分段均方误差分析发现，高倍率脉冲工况下模型在极化消退部分仿真误差较大，导致下一脉冲极化电压初始值失准。提出基于一阶等效电路模型和前馈神经网络的数据-模型融合驱动模型。相较于常规等效电路模型，该模型在20 C的短时脉冲工况下，能更精确地模拟电池的电压响应，均方根误差降低了61.29%。
2025年02期 v.55;No.292 232-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 2084K] - 李蒙;巩文豪;刘德帅;张涛;王跃博;钱伟伟;
负极容量和正极容量(N/P)比会影响电池的成本、安全性及能量密度。改变负极负载量，设计N/P比为1.01、1.08、1.15的软包装钠离子电池，分析N/P比对初始性能、充放电性能、高温存储性能、循环性能及安全性等的影响。当N/P比较低时，形成的固体电解质相界面(SEI)膜消耗的钠较少，有利于正极容量的充分发挥。随着N/P比的增加，满电状态下的正极电位会升高，导致正极侧的金属离子更容易溶出，增加副反应的发生，降低电池的高温存储和循环性能。如果N/P比过小，负极容易析出钠，严重影响安全性。经评估，1.08为最优N/P比，以1.00 C在1.5～4.0 V循环210次，容量保持率为84.04%,满足4.00 C充放电。
2025年02期 v.55;No.292 238-244页 [查看摘要][在线阅读][下载 2106K] - 王文帝;黄浩;张馨升;李刚;纪业;张玮亚;
电池管理系统的传感器故障，会影响电池的参数辨识和荷电状态(SOC)估计。考虑电流传感器偏置故障下，锂离子电池参数辨识的问题，以及电池运行中的多时间尺度效应，针对二阶RC等效电路，提出三时间尺度的参数辨识方法，在保持模型精度的同时，赋予RC环节物理意义，提高各参数在不同工况下辨识的一致性。将参数辨识结果拟合成SOC和温度的标准参数曲线，最终的端电压拟合误差小于50 mV。以电流偏置故障下的辨识结果与标准参数曲线的形状距离为目标函数，提出带分配系数的两阶段递推最小二乘(TSRLS)算法辨识电流传感器偏置量，辨识精度和收敛速度高于传统方法。
2025年02期 v.55;No.292 245-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 2621K] - 李行;吴启兵;覃韬;董亚南;靖佳欣;白羽;孙克宁;
作为锌银贮备电池关键部件的隔膜在长期贮存期间的微观结构及性能的变化，直接影响电池的放电性能。研究锌银贮备电池隔膜的结构及性能随干态贮存时间变化的规律发现，经过长期贮存后的隔膜，表面形貌未产生明显变化，最大吸碱率为296%,最大纵向收缩率仅为1.67%,最大横向收缩率仅为1.25%,表明吸碱率及收缩率等物理性能仍然满足技术要求；隔膜结构发生了一定的破坏，隔膜中的OH、CH和CO含量减少，导致OH~-离子电导率从0.38 S/cm下降至0.18 S/cm。
2025年02期 v.55;No.292 253-258页 [查看摘要][在线阅读][下载 2357K] - 王国栋;田雁羚;王雨晗;黄丽娜;王义宗;
与昂贵的树脂基和生物质基硬碳相比，沥青基硬碳展现出更低的生产成本和大规模应用优势。受沥青本征结构的限制，合成高储钠性能的衍生硬碳仍然具有挑战性。以石油副产物沥青为前驱体，结合预氧化处理工艺制备高度无序结构的硬碳材料。引入的氧，会调控伪石墨畴内分子层结构，在诱导石墨微晶无序排布的同时扩大碳层间距，提高硬碳负极的储钠能力。与未掺杂的纯碳相比，优化后的硬碳可逆比容量从48.7 mAh/g增加到212.4 mAh/g,在电压为0.01～2.50 V、电流100 mA/g的条件下，也能循环超过2 000次，容量保持率达到73.8%。
2025年02期 v.55;No.292 259-266页 [查看摘要][在线阅读][下载 2670K] - 朱一昕;吴昊;黎莞伟;刘宇凡;
针对传统估算方法难以确定合适的等效模型结构导致误差较大的问题，提出基于静态电化学阻抗谱(EIS)确定电池模型的方法。对EIS进行分段分析，选择合适的分数二阶模型，利用分数降阶理论和带遗忘因子的递归最小二乘法进行参数辨识。为解决扩展卡尔曼滤波(EKF)算法线性化后估计误差较大的问题，引入粒子滤波算法，根据上一时刻的观测数据计算粒子均值和协方差，进行本时刻的状态估计和粒子更新。根据混合功率脉冲特性(HPPC)测试的电池放电数据，对比所提算法与传统整数二阶模型。采用分数阶模型的误差均值、误差最大值分别仅为整数阶模型的46.88%、3.75%。
2025年02期 v.55;No.292 267-272页 [查看摘要][在线阅读][下载 1746K] - 肜瑶;张洋洋;吕运朋;
为提高荷电状态(SOC)估计的精度，以磷酸铁锂锂离子电池为研究对象，在双极化等效电路模型的基础上，分析容积卡尔曼滤波器(CKF)的SOC估计过程。针对CKF算法发散的问题，采用平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法进行电池SOC估计。SRCKF算法通过引入正交三角(QR)分解，误差协方差矩阵在计算过程中以平方根的形式传播，从而确保矩阵的正定和对称。与CKF算法对比发现，SRCKF算法的估计误差为2.053 4×10~(-4) V,说明可以提高SOC估计的精度。
2025年02期 v.55;No.292 273-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 1792K] - 常丽娟;詹彬鑫;殷志刚;徐川;
为得到性能优良的Al_2O_3包覆LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料，采用共沉淀法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,再用液相表面包覆工艺包覆Al_2O_3。利用SEM、XRD、动态光散射(DLS)和BET比表面积测试等对材料的微观形貌、结构、粒度分布和比表面积进行分析，利用恒流充放电测试研究电化学性能。Al_2O_3包覆可提升LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料在集流体表面的附着力、缓解充放电过程中因体积变化造成的活性物质损失，提高电子导电性、增加电极稳定性。在2.5～5.0 V充放电，Al_2O_3包覆LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的5.00 C放电比容量为121.11 mAh/g, 1.00 C循环1 500次的容量保持率为88.75%。
2025年02期 v.55;No.292 279-284页 [查看摘要][在线阅读][下载 2243K] - 王春雷;张海林;董竹;高立军;
采用颗粒状炭黑Super P和线性管状碳纳米管(CNT)作为LiFePO_4锂离子电池的导电剂体系，并从极片SEM、电阻率和电化学性能等方面，综合评估不同含量的Super P和CNT对软包装电池的影响。单独采用质量分数1.5%CNT作为导电剂时，CNT易团聚，造成导电剂分布不均，同时缺少点和面的电子传导通道。单独采用1.5%Super P作为导电剂时，电子传导能力不足，将会影响电池的电化学性能。采用1.0%Super P+0.5%CNT作为复合导电剂时，电池的综合电化学性能最佳，额定放电容量为4 032 mAh;在25℃下2.0 P高功率和-20℃低温环境下0.5 P的放电容量分别高达3 611 mAh和3 468 mAh, 1.0 P恒功率循环200次后，容量保持率高达97.9%(25℃)和95.7%(45℃)。
2025年02期 v.55;No.292 285-290页 [查看摘要][在线阅读][下载 1706K] - 付紫微;陈安国;黄晔;黄进;
为进一步改善电解液与石墨烯基金属氧化物体系界面的兼容性，以主要成分为LiPF_6的电解液体系为研究对象，引入离子液体掺杂改性，研究掺杂改性对电解液与石墨烯基金属氧化物界面的影响。模拟EMP~+-TFSI~-掺杂到LiPF_6电解液中对Li~+扩散的影响，发现：少量EMP~+-TFSI~-掺杂对Li~+离子的扩散影响较小，并能增加电解液体系的电化学稳定性；当EMP~+-TFSI~-与LiPF_6的物质的量比超过1∶1时，Li~+的扩散能力大幅降低；EMP~+-TFSI~-与LiPF_6的物质的量比不宜超过1∶1。建立不同二维石墨烯基氧化物模型，模拟不同二维石墨烯基氧化物与电解液(LiPF_6/DMC+EC)界面的结构和动力学性质。比较不同二维石墨烯基氧化物的电化学稳定性，发现二维石墨烯基二氧化锡(SnO_2)适合作为高电压电极材料。
2025年02期 v.55;No.292 291-296页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K] - 谭仕荣;訚硕;董阳阳;
为探究一次颗粒尺寸对高镍镍钴锰(NCM)三元正极材料电化学性能的作用规律，通过改变共沉淀法中的pH值、氨质量浓度、气体的种类等参数，制备具有不同一次颗粒尺寸的高镍NCM三元前驱体Ni_(0.90)Co_(0.08)Mn_(0.02)(OH)_2,再与氢氧化锂混合烧结，得到具有不同一次颗粒尺寸的高镍NCM三元正极材料。以1.0 C在2.8～4.3 V循环200次，小、中、大等3种一次颗粒尺寸的高镍NCM三元正极材料，容量保持率分别为65.41%、75.98%和78.95%。在较低pH值、14 g/L氨质量浓度、空气氛围等条件下合成的前驱体，大尺寸一次颗粒之间具有自支撑作用，可提升正极材料二次颗粒的机械强度，缓解循环过程中正极材料因开裂和副反应发生导致的不可逆相变问题，具有较好的循环稳定性和安全性。
2025年02期 v.55;No.292 297-302页 [查看摘要][在线阅读][下载 2686K] - 李丽娟;宋林霏;朱振东;
在锂离子电池电芯量产中，电解液对极片的浸润程度和浸润时间极为重要，需要开发一种分析电解液浸润性的方法。分析LiFePO_4对称锂离子电池的阻抗谱，评估多孔正极的孔隙阻抗，并计算极片的曲折度，间接验证电解液的浸润性。通过电化学阻抗谱(EIS),监测LiFePO_4对称电池注液后不同时间内的阻抗变化，分析从0 min到72 h的浸润时间对孔隙阻抗和曲折度的影响。随着电解液浸润时间的延长(从0 min至72 h),孔隙阻抗从0.076 4Ω降至0.037 0Ω,曲折度从0.83降至0.40,表明浸润性逐步提高，并在24 h后达到稳定。曲折度可间接衡量电解液的浸润性，当达到稳定值时，电解液已完全浸润极片。该检测方法无损、简便，适用于生产线电解液浸润时间的评估，并可推广至其他活性材料的浸润性分析。
2025年02期 v.55;No.292 303-306页 [查看摘要][在线阅读][下载 1283K] - 聂秀珍;焦迎雪;何小刚;
针对城轨载客列车在起动与制动时，造成的牵引网电压波动幅度较大问题，设计城市载客轨道列车储能式混合动力牵引装置，稳定牵引网电压。结合直交(DC-AC)牵引传动模块与包含钛酸锂锂离子电池组、DC/DC变换器、超级电容器组、预充电回路等的混合储能模块，形成车载储能式混合动力牵引装置，设计DC/DC变换器操控装置，管理钛酸锂电池组与超级电容器组这两种储能元件。列车制动时，预充电回路会储存能量，启动阶段，这些能量被释放，并通过直交牵引传动系统转化为列车前进的动力。该装置在充电过程中，各个电池单体或模块的充电电压能够保持稳定，安全性较高，且具有较高的储能/释能效率，可快速稳定牵引网电压。
2025年02期 v.55;No.292 307-313页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K] - 杨建芬;刘玉;占美青;方明学;王卫东;李丹;张峰博;薛卫洁;
边单格落后引发整只电池失效的现象占比很高。通过解析发现失效原因是，由电解液浓度分层引起的边单格负极板上下部活性物质的利用不均。结合失效原因，从电池结构缺陷和壳体脱模斜度等两方面对边单格落后的成因探讨。1×6电池结构边单格在相同过充电量下隔板酸密度变化大于中间单格，可通过改进壳体结构，减小单格间差异。壳体脱模斜度选取不当，会减少电解液量，加剧电解液分层，在0.7～0.9 mm选取脱模斜度，可以改善该现象。
2025年02期 v.55;No.292 314-318页 [查看摘要][在线阅读][下载 1809K] - 胡洪瑞;班宵汉;刘富亮;袁再芳;刘江涛;
相比于传统湿法工艺，干法电极制备工艺具备制造成本低、生产效率高、极片负载量高等优点。高负载量干法极片的厚度较厚，限制了极片离子/电子传输速率，导致倍率性能较差。采用自支撑膜热压复合的方法，制备导电剂含量与孔隙率呈梯度式分布的分层式干法极片，并对比分层式极片与传统干法极片的电化学性能差异。分层式极片结构设计优化了干法电极的离子/电子传输速率，提升了电极的电化学性能。相较于传统干法电极，分层式干法极片电阻率降低了11.62%,电荷转移阻抗降低了47.8%。分层式干法极片制备的扣式电池以0.5 C在3.0～4.2 V循环200次，容量保持率为87.44%,10.0 C放电比容量为0.2 C时的72.23%。
2025年02期 v.55;No.292 319-323页 [查看摘要][在线阅读][下载 2111K]
- 邓习羽;邬冠照;
<正>设计说明:守护绿色地球,新能源车带你畅享低碳生活,绿色充电,为地球加油,开启环保出行新篇章,你的每一次低碳选择,都是向城市DNA注入绿色碱基。
2025年02期 v.55;No.292 435页 [查看摘要][在线阅读][下载 172K] - 关维;
<正>设计说明:本产品通过照明、监测摄像、预警器之间的配合,完成一系列的预警效果,可以实时追踪行踪,能够达到有效保护弱势群体出行的目的。产品采用锂离子电池进行供电,通过两个旋翼分别与升降柱和连接柱的转动连接,在不使用时,能够将两个旋翼收纳至两个飞行体之间的间隙内。产品的两个旋翼相互叠合后,在两个旋翼与两个飞行体之间可构成近似球体的结构,使整体结构便于使用及收纳携带。
2025年02期 v.55;No.292 436页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K] - 彭伊鑫;齐展;汤坤;
<正>设计说明:图书馆是学校规模较大的自学楼之一,地理位置距离生活区比较近,靠近食堂和学生宿舍,风雨长廊与其相连,给学生提供了遮阳挡的场所。该图书馆底层架空、竖向遮阳板等,充分体现了海南建筑风格,也与场地景观相协调。技术创新:外墙采用吸收式材料与复合隔热板,屋面增设太阳能光伏板,外窗配置智能百叶遮阳系统,结合空调变频运行与全热回收技术,显著降低建筑能耗。
2025年02期 v.55;No.292 437页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K] - 王龙;张昊;
<正>作品说明:在当今时代,绿色、自然与环保可持续已成为全球发展的共识,而乡村教育的振兴更是国家发展、民族复兴的重要基石。本设计旨在遵循生态、循环、可持续的理念,为农村教育教学环境打造一个全新的场景,既彰显自然之美,又体现环保之责,更为乡村教育的振兴注入新的活力。同时,通过建设生态花园、屋顶绿化、新型能源利用等,让绿色成为校园的主色调,让学生在绿色的环绕中学习成长。此外,在校园建设中,优先选用环保、可再生的建筑材料,如竹材、再生塑料等,减少对环境的影响,并将可再生能源系统融入建筑之中。
2025年02期 v.55;No.292 438页 [查看摘要][在线阅读][下载 693K] - 魏扬;严婧;
<正>~~
2025年02期 v.55;No.292 439页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K] - 徐崇;熊光耀;丁之旺;
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2025年02期 v.55;No.292 440页 [查看摘要][在线阅读][下载 519K] - 许元森;
<正>设计说明:本项目以“能源自洽办公”为核心理念,将储能系统与办公空间深度融合,构建可持续的零碳工作场景。空间顶部采用模块化光伏顶棚,利用透光薄膜太阳能板实现日间光能采集,同时保证自然采光;墙体内部嵌入高能量密度锂离子电池组与相变储热单元,通过智能能源管理系统实时优化电能分配,形成“光伏发电-电池储能-办公供电-余电回储”的闭环链路。办公设备优先使用清洁能源,搭配无线充电桌面、感应式节能照明及低功耗智能终端,降低能耗冗余。
2025年02期 v.55;No.292 441页 [查看摘要][在线阅读][下载 519K] - 殷越;
<正>设计说明:该设计以天山天池景区为创作灵感,完美遵循黄金比例分割,用理性塑造现代美学理念,细节上立体的层次感,将天山天池具像化、视觉化。无线小夜灯具有香薰的功能,在点亮的同时,烟雾缭绕,优雅富有意境,极具中式审美情趣。无线小夜灯以扣式电池、碱锰电池或可充电池为动力,不需外接电源,摆放灵活。将艺术与自然的思考融入到空间灯光中,蕴含着厚重的历史观、人文观,崇尚人文精神以及和谐自然的生活态度。
2025年02期 v.55;No.292 442页 [查看摘要][在线阅读][下载 261K] - 张小凡;
<正>设计说明:智慧温室采摘区位于场地东侧,总面积4 600 m~2,温室内种植桥头当地特色农产品红苹果、苋菜、辣椒、大蒜和油桃等,结合农业种植、物联网、人工智能及光伏发电系统四维于一体,展现了现代农业发展的先进生产理念。通过光伏发电系统实现能源自给,通过物联网、人工智能系统监测,满足果蔬在光照、温度及湿度上的需求。此外,开发文旅项目,如智能采摘体验、作物耕种、作物认领等,让游客体验多样化的农业生产乐趣。
2025年02期 v.55;No.292 443页 [查看摘要][在线阅读][下载 847K] - 赵硕楠;杜珺;
<正>设计说明:本设计旨在将陶瓷厂景观与新能源发电技术巧妙融合,打造绿色、低碳、可持续的现代化陶瓷产业园区。本方案以陶瓷厂的历史底蕴为基础,通过景观改造,实现产业与环境的和谐共生。设计注重时效性与美观性的统一,旨在提升厂区环境品质,同时促进能源结构的优化升级。改造后的陶瓷厂区将成为一个集工业化、新能源发电、文化展示于一体的现代化产业园区。厂区环境将更加优美、舒适,能源利用效率显著提升、碳排放量大幅降低。同时,新能源发电设施的建设将为厂区带来社会效益与经济效益的双重提升,推动陶瓷产业向绿色、低碳、可持续的方向发展。
2025年02期 v.55;No.292 444页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K] - 周萌;
<正>~~
2025年02期 v.55;No.292 445页 [查看摘要][在线阅读][下载 168K] - 朱陆洋;
<正>~~
2025年02期 v.55;No.292 446页 [查看摘要][在线阅读][下载 161K] - 杜远见;
<正>设计说明:近年来,极端天气引发的山林火灾愈发频繁,对生态系统和人类社会构成了严重威胁。以澳大利亚山火为代表的大规模自然灾害,暴露出传统消防设备在复杂地形及突发状况下的诸多局限性。基于此背景,设计并提出了一款融合飞行能力与地面适应性的山火救援装备——多功能新能源山火救援飞行器。与传统消防车辆依赖水源不同,本产品采用土壤灭火法,通过下端钻头与吸管装置粉碎并吸入地面泥土,并经由喷嘴高速喷出,实现对火源的有效覆盖与隔绝,尤其适用于缺水山区或复杂地貌区域的火情控制。
2025年02期 v.55;No.292 447页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]