随着当前社会发展对能源需求的不断增加,新型储能技术正迅速发展,并应用于电动汽车、便携式电源等多个领域,展现出广泛的应用前景。钠离子电池作为一种新型能源存储技术,因其资源丰富被视为未来最具潜力的选择之一。在这一领域,硬碳作为钠离子电池的负极材料,具有较高的比容量以及较低的成本。根据硬碳充放电曲线的特性可知,低电位平台容量的提高更有利于实际应用,而闭孔结构与平台容量的表现密切相关。为此,本文对硬碳材料的多种储钠机制模型进行了总结,并深入讨论了闭孔结构的形成机制,包括前驱体预处理、结构调控和碳化温度。这些研究结果为未来设计具有高平台容量的硬碳材料提供了参考。
质子交换膜燃料电池金属双极板力学性能好、成形能力强、易批量制造,在近年研发及工程应用中得到广泛关注。但金属双极板易腐蚀、老化衰减速度快,已成为制约其快速产业化的重要障碍。而双极板产品评价依赖的现有标准体系侧重于基本性能测试,金属双极板老化衰减测评方法尚未统一。因此本研究通过综合电化学分析方法、物理测量方法、微观形貌表征等手段,提出适用燃料电池金属双极板的老化衰减测评方法,对于支撑金属双极板耐久性能评价及涂层工艺开发具有重要的理论与实践意义。
随着用户对纯电汽车续航里程需求的提高,电池包承载的电芯质量增加,需要通过减轻电池仓的质量来降低电动汽车的能耗。传统的钢制电池仓虽具有较大刚度,能保证电池模组的安全性,但因质量过大,逐渐被车企淘汰。从材料和结构两方面对电池仓进行轻量化设计能有效解决电池仓的质量问题。随着一体式压铸工艺的提出,不少车企选择采用压铸工艺生产电池仓,这种方法既能降低质量,又能提供良好的韧性。基于有限元分析软件,对某纯电汽车的压铸拼焊电池仓进行了模态、随机振动、侧向挤压和随机疲劳寿命分析,以验证其结构安全性。在满足各项安全试验要求的前提下,采用拓扑优化法对电池仓进行了轻量化优化设计。分析结果表明,优化后的电池仓符合国家标准的安全试验要求,电池仓质量减少了33.4 kg,轻量化率达到了8.48%。
锂离子电池行业的飞速发展对正极材料烧结用匣钵的综合性能与经济效益提出了更高的要求。本文介绍了锂离子电池正极材料在生产中常用的石墨匣钵、铝硅镁质匣钵的成分与生产工艺,重点介绍了铝硅镁质匣钵的主要晶相以及不同晶相性质。针对实际应用场景,本文阐述了匣钵的性能需求和腐蚀机理,考量了生产过程的经济效益,综述了匣钵性能改进策略的研究进展,在匣钵材料的制备、匣钵生产工艺的改进等方面进行了展望。
本文研究了三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯(TDCPP)作为锂离子电池电解液的阻燃添加剂在锂离子电池安全性方面的潜能。本文首先通过自熄时间和自蔓延速率探究了室温下TDCPP的阻燃性能,随后进一步通过定制的实验系统研究了TDCPP在电解液高温下对喷射点燃特性的影响。结果表明:在室温下,当TDCPP的含量(质量分数)达到40%时可控制燃烧火焰不蔓延;在高温时,随着TDCPP含量的增加,电解液可燃温度点也在同步上升,电解液的点燃延迟时间也会随之延长;此外喷射时间对环境温度的影响比TDCPP阻燃剂更为显著。综上,TDCPP有助于提升锂离子电池电解液的安全性。
为了实现未来小型化武器的发展目标,下一代热电池对随型设计要求极高,亟需开发异形热电池技术。目前异形热电池的制备技术已经趋于完善,但仍需提高异形热电池的安全性设计,保证异形热电池的实际应用。本文从异形热电池绝缘安全性、热安全及内压安全性出发,论述了各项安全性技术的研究进展,分析了目前仍存在的隐患与不足,并针对异形热电池绝缘安全性、热安全及内压安全性技术进行了展望。
本文讨论了铅蓄电池循环利用与碳足迹管理体系建设进展。截至2023年年底,我国机动车保有量约为4.35亿辆,电动自行车保有量约为3.5亿辆,铅蓄电池需求量持续小幅增加。2023年我国铅蓄电池产量约270 GW·h,金属铅用量约为544万t。废铅蓄电池拆解处理量约为468万t,再生铅产量约为290万t。根据铅蓄电池产品全生命周期管理要求,亟待建立和规范废旧铅蓄电池循环利用和碳足迹管理体系。
在多极耳卷芯的生产工艺中,极耳间距的确定和极耳对齐度的控制是难点。本文通过研究卷芯的结构和卷绕方法,对卷芯的形态和工艺参数进行了分类。确定影响计算方法的因子,并在此基础上假定一种基准形态进行算法探究。随后,提出了多极耳卷芯形态判别式和极耳序列号判别式,用于判定卷芯的形态。结合判别式结果与基准形态的算法,形成适用于多种形态卷芯的通用算法。这一算法解决了多种形态、多种极耳结构的卷芯极片段长的通用计算方法问题,并可以进一步通过计算机编程对卷芯进行辅助设计。
针对某型号电池包进行横向随机振动测试时螺栓松脱的现象,搭建电池包有限元模型,施加螺栓预紧力,并且根据测试的加速度曲线在电池包固定点施加载荷,探究螺栓预紧力下降趋势,提出两种优化方案。结果表明:电池包在振动过程中前后两侧的螺栓预紧力下降显著,容易松脱,与测试结果一致;增加螺栓头接触面积对螺栓放松有益,但是影响并不大;变更螺栓规格为M8,螺栓预紧力基本不下降,可以有效防止螺栓松脱。
油浸式冷却系统在储能系统中应用日益广泛,其对密封材料提出了耐油、耐温、耐老化等要求。本文研究了由不同含量(质量分数)炭黑N220补强的氢化丁腈橡胶(HNBR)的高温耐油性能,选择了100℃、125℃以及150℃三个不同的高温环境以及10号和15号两种不同液压油进行了溶胀实验,计算了不同温度与介质下HNBR的质量变化率与传输系数。研究发现,相同温度条件下,随着炭黑N220填充量的增加,HNBR的膨胀程度逐渐增大,但液压油的扩散系数与渗透系数逐渐减小;随着温度的升高,HNBR的膨胀程度、液压油的扩散系数与渗透系数都逐渐增大;相较于15号液压油,HNBR在10号液压油环境中的质量变化以及膨胀程度更小。