固态离子学及其材料与器件

 固态离子学是一门研究固态中离子运动的现象和技术的新学科.它包括从现象和原子尺度上对晶态、非晶态、有机和无机固体中离子迁移过程的理解,这些材料(称为固态离子学的材料)的特性与其它材料的特性之间的关系,对其一般和专门过程的描述,以及日益增长的许多实际应用.近年来在能量的储存和转换、环境保护领域中的许多实际应用大大加速了这一学科的研究和发展.     

基于电化学与热能的耦合关系演算聚合物锂离子动力电池的温度状态及分布

基于电化学-热耦合模型研究聚合物锂离子动力电池放电过程热行为, 分析了放电倍率、冷却条件对电池放电过程的温度变化及分布的影响规律. 结果表明: 3C放电时, 模型计算结果与实测结果的平均偏差为0.57 K, 方差为0.15, 说明模型准确度较高. 电芯的平均生热率在整个放电过程中呈现出增加的趋势, 初期和末期增长较快. 大倍率放电时, 与电流密度的平方呈正比的不可逆热所占的比重较大, 小倍率放电时, 电化学反应可逆热占主导. 改善冷却条件能降低电池放电过程的平均温度, 对流传热过程的表面传热系数为5 W/(m²·K), 1 C, 3 C, 5 C放电结束时, 电芯的平均温升为分别为6.46 K, 17.67 K, 27.53 K, 当对流传热过程的表面传热系数增加至25 W/(m²·K)时, 温升比自然对流条件下相同倍率放电时的温度分别降低了2.91 K, 4.68 K, 5.62 K, 但电芯温度分布的不一致性也会加剧. 关键词： 电化学 耦合 锂离子动力电池 温度分布     

混合溶剂对P3HT:PCBM基太阳能电池的影响

以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester (PCBM)为电子受体材料,制备了纯氯苯(CB)溶剂、纯氯仿(CF)溶剂和氯苯/氯仿(CB/CF)不同比例混合溶剂的共混体系太阳能电池.研究了不同溶剂及不同比例混合的混合溶剂对电池性能的影响.结果表明:以CB/CF(3/1)为溶剂制备的器件,紫外可见吸收光谱和器件外量子效率曲线显示出红移现象,原子力显微图表明P3HT和PCBM间形成良好的相分离结构.在100 mW/cm2强度光照射下,其开路电压Voc为0.61 V短路电流密度Jsc为9mA/cm2,填充因子FF为57.9％,能量转换效率PCE为3.2％.     

激光在PERC晶硅电池中背面点接触电极制备中的应用

在经过Al2O3全钝化发射极钝化局部背接触(PERC)结构电池的背面实现良好的接触电极一直是制约着PERC高效电池向产业化推广的重要因素之一。本文采用532 nm激光烧蚀背面钝化介质层方法和传统的光刻工艺来实现背面电极的局部接触,并对两种方法进行详细的比较与分析。对激光烧蚀和激光烧结两种不同的局部接触电极制备方式进行了对比,发现激光烧蚀是更为适宜的工艺方式。相较于激光烧结,以激光烧蚀方式制备的电池的串联面接触电阻从10.7Ω.cm2降到1.24Ω.cm2,效率从4.2%提高到10.7%。     

Thermal modeling optimization and experimental validation for a single, concentrator solar cell system with a heat sink

A single concentrator solar cell model with a heat sink is established to simulate the thermal performance of the system by varying the number, height, and thickness of fins, the base thickness and thermal resistance of the thermal conductive adhesive. Influence disciplines of those parameters on temperatures of the solar cell and heat sink are obtained. With optimized number, height and thickness of fins, and the thickness values of base of 8, 1.4 cm, 1.5 mm, and 2 mm, the lowest temperatures of the solar cell and heat sink are 41.7℃ and 36.3℃ respectively. A concentrator solar cell prototype with a heat sink fabricated based on the simulation optimized structure is built. Outdoor temperatures of the prototype are tested. Temperatures of the solar cell and heat sink are stabilized with time continuing at about 37℃-38℃ and 35℃-36℃ respectively, slightly lower than the simulation results because of effects of the wind and cloud. Thus the simulation model enables to predict the thermal performance of the system, and the simulation results can be a reference for designing heat sinks in the field of single concentrator solar cells.     

Densification and lithium ion conductivity of garnet-type Li7-xLa3Zr2-xTaxO12 （x=0.25） solid electrolytes

The garnet-type Li7La3Zr2O12 ceramic is a promising solid electrolyte for all-solid-state secondary lithium batteries. However, it faces the problem of lithium volatilization during sintering, which may cause low density and deterioration of ionic conductivity. In this work, the effects of sintering temperature and addition on the density as well as the lithium ion conductivity of Li7-xLa3Zr2-xTaxO12 (LLZTO, x=0.25) ceramics prepared by solid state reaction have been studied. It is found that optimization of the sintering temperature leads to a minor increase in the ceramic density, yielding an optimum ionic conductivity of 2.9×10-4 S·cm-1 at 25℃. Introduction of Li 3 PO 4 addition in an appropriate concentration can obviously increase the density, leading to an optimum ionic conductivity of 7.2×10-4 S·cm-1 at 25℃. This value is superior to the conductivity data in most recent reports on the LLZTO ceramics.     

基于数据驱动的卫星锂离子电池寿命预测方法

锂离子电池由于具有工作电压高、体积小、质量轻、比能量高、寿命长和自放电率小等优点,成为 替代传统镍氢、镍镉电池的第三代航天器用储能电源。寿命预测是锂离子电池健康管理的重要方面,是掌 握电源衰退的重要手段。锂离子电池剩余使用寿命预测问题已成为电子系统健康管理领域的研究热点和具 有挑战性的问题之一。本文基于NASA埃姆斯中心的锂离子电池地面试验采集数据,首先分析了3种类型 的锂离子电池预测方法,之后重点研究了几种有效的数据驱动的锂离子电池寿命预测方法,并对各种预测 方法的效果进行了评价。实验结果表明,本文提出的方法能够有效的用于基于数据驱动的锂离子电池寿命 预测中,具有较强的工程应用价值。     

自呼吸式DMFC电堆构建与电池性能研究

本文报道了一种能驱动风扇工作的自呼吸式DMFC小型电堆,电堆主要南燃料储罐、膜电极(MEA)、集流体等组成.文中针对影响该电池性能的主要参数,如电堆的活化过程、甲醇浓度等因素进行了研究.同时,本文还对电堆的恒电流放电时的电流曲线特点以及阴极水的生成规律进行了初步考察和探讨.     

4，4′—二偶氮苯重氮氨基偶氮苯与Ag（I）的显色反应及其应用

本文报道了4,4′ -二偶氮苯重氮氨基偶氮苯在Triton X-100存在下与Ag(Ⅰ)的显色反应.在pH10.0的硼砂-氢氧化钠缓冲溶液中,试剂与Ag(Ⅰ)形成1∶1的红色配合物,其最大吸收波长为540nm,表观摩尔吸光系数为7.55×104L*mol-1*cm-1,Ag(Ⅰ)的浓度在0-0.28mg/L范围内符合比耳定律.应用于显影废液和钮扣电池液中Ag的测定,结果令人满意.     

新型锂离子电池正极材料LiMPO_4(M=Fe,Mn)的谱学和电化学研究

采用固相反应与液相反应,合成了新型锂离子电池正极材料LiMPO4(M=Fe,Mn)。粉末X光衍射表明材料均为纯相。对材料的显微拉曼光谱和红外光谱进行了研究和指认。循环伏安研究表明,含锂磷酸盐是一类有潜力的锂离子电池正极材料。