全钒液流电池非等温模型

本文基于多孔电极、电解液及集流体热物理性质的显著差异,考虑了钒离子透过膜对电池性能的影响,建立了全钒液流电池动态工作过程的非等温模型。与文献中的实验测量值相比,钒电池电压随时间变化的最大计算误差为2.91%,验证了模型的正确性。应用该模型,重点研究了正负电极与膜构成的区域,以及集流体区域的传热传质规律。结果表明,多次充放电循环后负极电解液钒离子总量增加而正极钒离子总量减少,电池容量降低。电池的电流密度对产热有较大影响,较大的电流密度下与外界达到热平衡时温度较高。此模型对发展大功率电池堆储能系统的有重要参考意义。     

考虑内阻时变特性的电池状态估计方法

针对锂离子电池欧姆内阻随温度变化情况,提出了一种考虑内阻时变特性的两步无迹H∞滤波锂电池状态估计方法。首先,对锂电池和内阻抗进行分开建模,在电池Thevenin模型的基础上构建内阻抗预测模型,实时修正模型参量;接着,将无迹变换嵌入到扩展H∞滤波中,降低测量噪声对估计精度的扰动,从而提高电池荷电状态的估计精度。最后,在实验室环境下对电池进行充放电实验,分别针对降温和升温情况下的内阻值及电池端电压的估计进行了详细的实验分析,同传统方法相比,本文方法具有较高的估计精度。     

锂离子动力电池高倍率充放电过程中弛豫行为的仿真

基于电化学热耦合模型研究了动力锂离子电池高倍率充放电过程中的弛豫行为, 分析对比了不同充放电机制对电池弛豫行为的影响. 研究发现: 充放电过程中, 欧姆极化是造成电压骤变的主要原因; 而恒流-恒压的充电模式能够缓慢消除欧姆极化, 避免电池电压的骤变; 利用恒流恒压对电池进行充电能够充进更多的电量, 有利于电池性能的完全发挥; 固相锂离子浓度的弛豫时间比液相锂离子浓度的弛豫时间长, 并且在放电后期, 固相扩散的特征时间与液相扩散特征时间的比值不断增大, 固相扩散造成的极化在整个放电过程不可忽略.     

基于遗传算法的锂离子电池等效电路参数识别

结合锂离子电池双极性等效电路模型提出了一种基于遗传算法的参数识别方法,该方法通过指数函数对电路模型中的电阻、电容、恒压源等元件进行有理逼近,根据电池在不同充放电速率下的输出电压特性数据,通过实数编码遗传算法得到最优的函数参数,从而得到最优的电阻、电容,开路电压等电路参数值,针对电池在不同的工作状态,不同的工作参数下的运行数据,系列仿真和实验结果表明该算法原理简明,收敛较快,辨识得到的最优模型其电压输出特性与电池的实际电压输出特性基本吻合,能较精确的反映电池的实际特性,具有较高的辨识精度。     

电动汽车锂离子电池热管理系统研究进展

锂离子电池作为电动汽车最广泛使用的动力源,对工作温度高度敏感,为保证其高性能和安全运行,电池热管理系统必不可少.本文综述了近年来锂离子电池热管理系统的研究进展.首先讨论了由高低温环境和电池温度不均匀引起的临界热问题.在此基础上,对设计原则和现有的电池热管理系统进行了广泛的介绍和阐述.然后进一步分析了用于未来电池热管理系统的热电器件和内部加热方法等新兴技术.分析表明,被动和主动冷却/加热方法的组合有望满足苛刻的热要求,特别是在功率波动剧烈的动态条件下.此外,电池在变工况下所输出的电流、电压等均不相同,因此建议对电动汽车动力电池进行动态性能实时管理,从而延长电池使用寿命。     

基于扩展单粒子模型的锂离子电池参数识别策略

为了精确识别电动汽车锂离子动力电池的关键状态参数,基于多孔电极理论和浓度理论,建立了一种考虑液相动力学行为的锂离子电池扩展单粒子模型.相较于传统单粒子模型,该模型增加了对负电极表面固体电解质界面膜参数的描述,并考虑了温度和液相浓度变化对锂离子电池关键参数的耦合影响.基于所建立的扩展单粒子模型,提出一种简化的参数灵敏度分析方法和有效的锂电池参数识别策略,用以确定特定工况下的高灵敏度待识别参数,进而利用遗传算法实现参数的优化求解.最后,通过对比分析本文模型和传统单粒子模型的仿真输出电压和相同工况下电池的实验输出电压验证了提出模型和参数识别方法的有效性和可行性,为电池管理系统的健康状态估计提供了理论基础.     

基于动态参数响应模型的动力锂离子电池循环容量衰减研究

结合锂离子电池容量衰减主要机制,建立了基于动态参数响应的电化学热耦合模型,研究磷酸铁锂电池循环寿命及电池内部的电化学行为.模型采用恒流恒压充放电制度对电池进行循环充放电仿真计算.结果显示:800次循环后,电池容量衰减率约为6.35%,电池内部固体电解质界面膜阻抗增大了15.6 m?·m~(-2).分别探讨了充放电倍率、负极活性物质颗粒粒径、负极固相体积分数对电池循环寿命的影响.研究表明:400次循环后,相较于1C(C表示充放电倍率)倍率下的容量衰减率3.31%,2C,3C,4C容量衰减率分别达到3.93%,4.69%和5.04%;负极活性颗粒粒径为2和10μm时对应容量衰减率分别为2.89%,3.87%,差值接近1%;固相体积分数在[0.5,0.6]区间内能保持最好的电池循环稳定性和寿命发挥.     

声子和温度对球型量子点中极化子性质的影响

采用求解能量本征方程、幺正变换及变分相结合的方法,研究声子和温度对球型量子点中极化子性质的影响.数值计算表明,声子效应导致极化子的基态能量低于电子能量,且极化子基态能量随电子-声子耦合强度的增大而降低.数值计算还表明,当温度较低,使得电子热运动能量小于声子能量时,声子不会被激发,极化子的基态能量不随温度的变化而变化;在温度较高,使得电子热运动能量大于声子能量时,电子和晶格热运动加剧,更多的声子被激发.极化子的基态能量随温度的升高而增大.     

试论高比能量电池进展

在综述电化学近５０年来比能量提高情况的基础上，讨论了现代科技发展对电池比能量的要求，以及当今电池能在多大程度上满足这些要求，并讨论了进一步提高电池比能量的可能性及可能途径．     

柔性相变材料对铅酸电池组的高低温性能强化

针对铅酸电池组在高低温环境下性能衰减的问题,制备出相变温度为39.6℃,相变潜热为143.5 J/g的柔性相变材料(PCM),搭建了相变热管理系统,研究PCM对电池组的高低温充放电特性的影响。在-10℃充放电时,PCM可大幅提升电池组的温度,将部分测点温度提升至0℃以上。在40℃高温下,PCM可在充放电过程中显著降低电池组的温度,温度降幅最高为2.9℃。结果表明：PCM可降低高低温下电池的过放过充容量,柔性相变材料可显著提升电池组在高低温环境中的热特性和电特性。     

电池实验

1 新旧电池实验 当手电筒的电池耗完电不发光(或发微光时),让学生将其中一节换为新电池,新旧混用,发现灯泡并不比原来亮多少,这说明新电池的电能被旧电池在通电过程中耗掉了.因为旧电池内电阻已变的很大,所以手电不亮.故新旧电池混用是对新电池的一种浪费.     

太阳能电池简析

探讨了其他能源无法比拟的太阳能电池的原理、表征参量、当今的几种太阳能电池、产业现状及其发电应用前景。     

燃烧的热力波电池

麻省理工学院的一个美、韩科学家小组在2010年3月7日出版的Nature上发表题为< Chemically driven carbon-nanotube-guided thermopower waves >(用化学方法驱动碳纳米管传导热力波)的论文.该小组在论文中称发现了一种前所未见的现象,在化学反应中强大的能量波可以在微小的多层纳米碳管中"暴走",并引发高能量密度的电效应.他们将这个现象冠名为"热力波"(Thermopower Wave).     

核电池概述及展望

核电池具有能量密度高、工作稳定可靠、无需人工干预等优点，在需要长期稳定供电的场合具有独特优势，其中热转换式核电池(RTG)是技术最为成熟且应用最早的一类，而β辐射伏特效应核电池已有商业化案例。目前，在β辐射伏特效应核电池研究中存在着放射源自吸收效应浪费能量、转化效率低、换能器件辐射损伤严重等问题，而对于一个实际的核电池，由于放射源自身不断衰变的属性，导致源的成分及其活度随着时间而发生变化，最终影响核电池的电学性能，其影响程度需要加以深入研究。本文以时间轴的形式对核电池的发展进行了全面回顾，简要介绍多种主流类型核电池的原理和应用范围；对于β辐射伏特效应核电池，指出放射源的自吸收是其中的关键科学问题。对于使用63Ni和TiT₂放射源的核电池，给出了其电学性能随时间变化的规律；指出对于某一特定结构的β辐射伏特效应核电池设计，在前期的模拟优化环节中，精细计算是至关重要的；最后提出了将放射源与换能材料相结合、使用含有较重同位素的换能器件的设想，这些设想有利于解决放射源自吸收问题、提高核电池输出功率和减轻辐射损伤的影响。     

基于特征分解谱估计的蓄电池内阻检测方法

针对目前在蓄电池内阻检测中被广泛采用的锁相放大法存在硬件电路复杂、成本较高、操作复杂等问题,提出采用特征分解谱估计的方法来替代蓄电池内阻检测中的锁相放大环节,以软件计算的方法替代硬件电路,从而降低硬件成本及操作难度。通过对特征分解谱估计的原理分析以及对运用特征分解谱估计方法进行蓄电池内阻测量时的关键步骤,即电压信号的提取与幅值检测进行仿真,仿真表明特征分解谱估计方法在高功率噪声背景下仍有较高的频率分辨力,幅值测量结果在50dB高斯白噪声背景下测量误差约为2%,而在20dB非高斯白噪声背景下测量误差约为3%。分析表明基于特征分解谱估计的蓄电池内阻检测方法在较高功率非高斯噪声背景下具有良好的检测效果,可以作为微弱信号检测的软件实现方法以替代锁相放大环节。     

核电池材料及核电池的应用

核电池具有体积小、寿命长、不受外界环境影响等优点,因而在航空航天、深海、极地、心脏起搏器、微型电机等领域得到广泛地应用。核电池的发展与所用材料的发展互相促进。从同位素放射源、电能转换、密封保护的角度介绍了核电池所用材料的发展和最新研究进展,同时也介绍了核电池现有和潜在的应用领域。Nuclear battery has lots of advantages such as small volume, longevity, environal stability and so on, therefore, it was widely used in aerospace, deep-sea , polar region, heart pacemaker, micro-electromotor and other fields etc. The application of nuclear battery and the development of its materials promote each other. In this paper the development and the latest research progress of nuclear battery materials has been introduced from the view of radioisotope, electric energy conversion and encapsulation. And the current and potential applications of the nuclear battery are also summarized.     

基于Simulink的锂电池建模仿真

针对锂离子电池SOC(荷电状态)难以估算的问题,通过对电池建立等效的Thevenin电路模型,对不同时刻的SOC的模型参数进行拟合得到动态的模型参数,在Matlab中借助Simulink建立仿真模型,采用模块化结构,建立基于卡尔曼滤波算法的电池SOC估算系统;利用测得的电池电压电流,仿真系统可直接估算出实时的电池SOC,与实际的电池SOC对比,误差保持在2.5%以内,表明该方法可以有效地估计电池的SOC,对于锂离子电池在实际应用的容量估算有着重要意义。     

FeSO_4 as a Novel Li-Ion Battery Cathode

FeSO_4 has the characteristics of low cost and theoretical high energy density(799 W·h·kg~(-1) with a two-electron reaction), which can meet the demand for next-generation lithium-ion batteries. Herein, FeSO_4 as a novel highperformance conversion-reaction type cathode is investigated. We use dopamine as a carbon coating source to increase its electronic conductivity. FeSO_4@C demonstrates a high reversible specific capacity(512 mA·h·g~(-1))and a superior cycling performance(482 mA·h·g~(-1) after 250 cycles). In addition, we further study its reaction mechanism. The FeSO_4 is converted to Fe and Li_2SO_4 during lithium ion insertion and the Fe—Li_2SO_4 grain boundaries further store additional lithium ions. Our findings are valuable in exploring other new conversion-type lithium ion battery cathodes.