高比能电池新材料与安全性新技术的研究进展 Ⅰ.锂离子电池自激发安全保护机制

安全性问题是阻碍大容量和高功率锂离子动力电池应用的关键.本文以作者课题组近期研究工作为主,简要介绍了几种旨在提高锂离子电池安全性的自激发安全保护机制,包括氧化还原穿梭剂、电压敏感隔膜、温度敏感电极、阻燃性电解液,并分析了这些方法的应用特点.     

具有热关断涂层的锂电池隔膜性能表征

介绍了一种具有热关断涂层的锂电池功能隔膜,利用热关断涂层的耐热特点来降低隔膜的热闭孔温度,当电池内部达到一定的温度时,涂层迅速熔化并覆于极片和隔膜之间,形成绝缘层,阻止锂离子的进一步传输,从而提高锂离子电池的安全性. 实验表明,热关断涂层表观均匀,对电池的内阻、倍率性能和循环性能没有不良影响. 电池的安全测试表明,该功能隔膜可表现出优异的安全防护作用.     

BaFeSi/C复合物作为锂离子电池负极材料的研究

采用机械球磨法制备BaFeSi/C复合物,并考察了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,这种复合材料具有较高的初始放电容量、合适的充放电平台和良好的循环可逆性.XRD和XPS研究证明:BaFeSi/C复合物循环性能的提高主要源于惰性导电组分FeSi2、BaSi2和外层石墨骨架的协同作用,它们的存在不仅有效地缓冲了活性组分硅的体积变化,同时在很大程度上增强了复合材料的电子导电性和离子导电性.     

Ti-Al-Nb2O5系原位合成Al2O3晶须的形成机理分析

本文研究了以粉埋法原位合成的Al2O3晶须的形态和反应过程以及晶须的生长机理.通过物相测试表明产物由Al2O3、TiAl3、NbAl3和少量的AlN相组成,SEM结合EDS分析表明原位合成了直径小于100nm的Al2O3晶须,晶须呈棉絮状分布于基体交界处.基于铝的过剩,TiAl3相是Ti-Al界面的唯一产物.Ti与O2以反应时间短的动力学势优先形成的TinOm中间产物是Al2O3晶须生成的控制步骤.Nb2O5与铝液的双效复合催化作用,提高了晶须的生成速率;同时Al的用量因AlN的生成而减小,导致生成晶须的催化活性点减小,而扩散到每个活性点周围的TinOm及Nb2O5浓度增加,导致晶须分布密而均匀.Al2O3晶核在催化剂的作用下以螺旋位错生长形成长径比较为理想的Al2O3晶须.     

Li_(1-x)M_xFePO_4阴极材料的合成和电化学性能

应用聚丙烯酸盐热解法合成掺杂Cr3+或Mg2+、Mn2+、Ni2+的LiFePO4正极材料,研究掺杂离子对目标化合物电化学性质的影响.XRD和SEM实验表明,该材料微米级颗粒是由约200nm的粒子团聚而成的,具有橄榄石型结构,且未出现杂质相.电化学测试表明,掺Cr3+的LiFePO4在高倍率(3C)放电下的首周放电容量为97mAh/g,相当于0.15C率容量的66%,其循环性能优异,充分显示离子掺杂能显著改善材料的高倍率放电性能和循环性能.     

金基纳米管AunSi12 (n=25-60)的奇异结构与电磁特性预测

应用相对论效应的密度泛函理论,系统研究了一系列稳定的中空类管状Au_nSi₁₂(n=25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60)团簇. Au_nSi₁₂可以通过在不同长度的单壁Au纳米管(5, 5)的两端戴帽由二十面体Au₂₀Si₁₂平分的两个相同半球构建而成.计算结果显示,Si原子的掺杂使得Au_nSi₁₂的结构变得更加紧密且加强了相应的类管状Au团簇的稳定性.最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)之间的能隙值在0.041 eV至0.138 eV区间,表明Au_nSi₁₂具有较高的化学活性.电子结构分析显示,Si原子和Au原子之间的p-d轨道杂化在形成和维持Au_nSi₁₂的类管状结构方面发挥了重要作用.Hirshfeld电荷分析显示,电荷从Au原子转移到Si原子上,Au_n...     

基于卡尔曼与模糊PID的高帧频图像识别跟踪系统

针对空间光通信系统对信标光斑实时准确跟踪需求,设计了基于高帧频相机的精跟踪处理控制平台,并将图像处理和控制算法全部集成在大规模现场可编程门阵列芯片内部.将模糊推理规则与常规比例、积分和微分算法结合,提高了非线性系统的控制准确度|将卡尔曼滤波器的预测功能与模糊比例、积分和微分结合起来,达到对快速倾斜镜的实时超前控制.现场实验表明,该系统能有效抑制外界干扰,实现对光斑弱小目标的准确跟踪,具有动态响应快、稳定准确度高和抗干扰能力强的特点.     

原子层沉积技术制备高性能低铂载量燃料电池膜电极

应用原子层沉积技术在碳材料复合电极基体上制备了低铂载量的高性能膜电极.将碳载体(XC-72R)与聚四氟乙烯乳液均匀混合后涂布在碳纸上,在马弗炉中350℃烧结,构成复合电极的基底.然后采用原子层沉积技术将铂活性组分沉积在电极基底上制得膜电极的阳极,将该阳极与经过预处理的质子交换膜及阴极压合即得膜电极.由扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和循环伏安(CV)等分别表征该电极,单电池测试膜电极的性能.结果表明,活性组分在阳极中高度分散,膜电极具有良好的稳定性.膜电极的最大功率密度可达3.34 kW.(gPt)-1,是商业催化剂常规方式下制备的膜电极的1.76倍.以本文方法制得的膜电极具有铂载量低、单位质量铂的能量密度高等特点,有望在燃料电池领域应用.     

便携式自调心小型圆度仪控制系统设计

设计一种简单易行的便携式小型圆度仪的自动调心控制系统方案,使圆度仪的调心功能能够自动实现,不需要繁琐的人工找心定心步骤,提高圆度仪的测量效率,节省测量时间。此设计适合测量小型工件。传感器采用差动电感传感器(LVDT);使用集成电感传感器处理芯片;采用MC9S12DG128型单片机为主控芯片,偏心量采用DFT算法计算,转台的回转及调心都使用微步进电机实现。     

Sn-Co合金作为锂离子二次电池负极材料的研究

在机械球磨过程中通过固相还原反应制备了不同原子配比（2：1，4：1，8：1）的Sn-Co合金，采用X射线衍射（XRD）和电子扫描电镜（SEM）分析了其结构和形貌，并通过组装模拟电池考察了该合金作为锂离子电池负极材料的电化学性能．实验结果表明：具有非晶纳米结构的CoSn4合金具有较高的初始放电容量（430mAh／g）和良好的循环性能，15周后仍能放出360mAh／g的容量，容量保持率为84％．