强激光与粒子束
2024, 36(2): 025011
聚氧化乙烯(PEO)基固体电解质具有成本低、对锂稳定、易于大规模生产等优点, 是固态锂电池最有前途的固体电解质。然而, PEO对高压正极不稳定, 严重限制了其在高能量密度领域的应用。本研究在LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM)正极颗粒上部分包覆环化聚丙烯腈(cPAN)纳米层作为电子导电层, 在NCM/PEO界面上引入离子液体作为离子导电通道, 用以提高PEO与高压NCM正极的相容性。其中, cPAN层不仅在物理上隔离了PEO电解质与NCM正极的直接接触, 而且cPAN中具有非局域的sp2 π键, 有助于正极内部的电子传输。同时, 高离子电导率的离子液体的流动性较高, 可以充分润湿正极侧界面, 并在循环过程中分解为富LiF和Li3N的CEI层, 进一步限制PEO电解质的氧化分解。基于上述复合策略的固态NCM/Li电池可在0.1C (1C=0.18 A·g-1), 4.30 V截止电压下稳定循环100次, 且容量保持率可达85.3%。本研究通过表面包覆和界面修饰, 为提高PEO基电解质对高压正极的稳定性提供了可行方案。
聚氧化乙烯 环化 高电压正极 界面工程 固态锂电池 poly(ethylene oxide) cyclization high-voltage cathode interface engineering solid-state lithium battery
1 湖南工程学院材料与化工学院,湖南 湘潭 411100
2 特种化学电源国家重点实验室,贵州梅岭电源有限公司,贵州 遵义 563003
钴酸锂因其高体积能量密度、优异的倍率容量和良好的循环性能,是3C类电子产品的主导正极材料,且目前实际应用的钴酸锂材料克容量约为理论容量的65%,还具有进一步开发的潜力。采用溶胶-凝胶法对正极材料LiCoO2进行锂离子导体材料LiAlSiO4包覆,研究了LiAlSiO4及热处理温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:热处理过程中Al3+可进入LiCoO2晶格,形成固溶体LiCo1-xAlxO2;LiAlSiO4在钴酸锂颗粒表面形成惰性的包覆层,有效地改善了钴酸锂材料在高电压下的循环和倍率性能。当热处理温度为600 ℃时,LiAlSiO4包覆的钴酸锂材料综合性能达到最优。该样品在2.75~4.55 V的电压范围内,0.5 C倍率下室温放电比容量为209.3 mA·h/g,50次循环后的放电比容量为201.6 mA·h/g (容量保留率96.3%),且在8 C倍率下依然能释放出160.0 mA·h/g 的比容量。
锂离子电池 钴酸锂 硅酸铝锂 高电压 包覆改性 lithium-ion battery lithium cobalt oxide lithium aluminum silicate high voltage coating modification
强激光与粒子束
2022, 34(6): 065001
光子学报
2021, 50(12): 1228002
强激光与粒子束
2021, 33(7): 075001
1 国家电网安徽省电力有限公司电力科学研究院, 安徽 合肥 230601
2 国家电网安徽省电力有限公司, 安徽 合肥 230061
3 大连理工大学光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连116024
4 大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连116026
为满足油浸式变压器在线监测的需求,根据非共振光声光谱和无孔膜油气分离理论,将直径为40 mm的聚全氟乙丙烯(FEP)高分子膜与体积仅为0.3 mL的光声气室结合,设计了集成光声气体传感器和油气分离膜的微型传感模块,该模块具有体积小、油气分离时间短及可实时在线检测的优点。油中溶解的故障特征气体扩散进入气室中,利用近红外激光光声光谱技术、波长调制和二次谐波检测技术对气室中的气体进行高灵敏度检测。对特征气体C2H2检测的实验结果表明,在油温为60 ℃时,油中溶解气体传感系统可在3 h内实现油气分离平衡,其中对于体积分数为10 -6的油中溶解C2H2气体的体积分数测量误差在±30%之内。
光谱学 光声光谱 微量气体检测 波长调制 高电压与绝缘 油气分离
国防科技大学 空天科学学院, 材料科学与工程系, 长沙 410073
水分别与乙醇、乙二醇、二乙二醇混合为共溶剂, 通过溶剂热法制备高电压锂离子电池正极材料LiCoPO4, 研究不同醇类溶剂对于样品的微观形貌和颗粒尺寸的影响。借助X射线衍射、扫描电子显微镜和比表面积测试对样品的成分、晶型、微观形貌和颗粒尺寸进行分析。研究表明, 制备得到的LiCoPO4颗粒平均尺寸大小与醇类溶剂对于前驱体的溶解度差异相一致, 而与溶剂粘度没有明显联系。通过乙二醇/水制备得到的LiCoPO4颗粒呈六边形片状, 平均尺寸最小, 而通过乙醇/水和二乙二醇/水制备得到的LiCoPO4颗粒呈菱形片状形态。此外, 前者结晶度较高且循环性能较好, 0.05C下首圈放电容量为130 mAh/g, 20圈后容量保留率为88%。
磷酸钴锂 溶剂热法 溶解度 高电压正极材料 锂离子电池 lithium cobalt phosphate solvothermal synthesis solubility high-voltage cathode lithium-ion battery
西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
设计了一种单电源的变压器型高电压、大电流脉冲源。该电源只有一套放电电容,以晶闸管作为放电开关,单原边双副边的脉冲变压器作为传输线。利用二极管的单向导通特性,使变压器根据负载不同的工况运行在不同的状态,分时输出高电压、大电流脉冲。该设计利用变压器在空间上将高压输出回路和低压控制回路隔离,与一般的双电源设计方式相比,降低了驱动电路的成本,减少了装置的体积,有利于设备的小型化和紧凑化。试验结果表明:当原边18 μF的储能电容充电电压为700 V时,通过晶闸管开关控制电容向2∶2∶20的单原边双副边脉冲变压器放电,副边开路时输出幅值7.6 kV、上升沿432 ns的开路电压,副边短路时输出幅值690 A、半高宽15.6 μs、前沿7.0 μs的短路电流,满足NL37248引燃管的触发要求。
引燃管 脉冲变压器 高电压 大电流 脉冲源 ignition tube pulse transformer high voltage large current pulse source 强激光与粒子束
2018, 30(9): 095008
1 长冈技术科学大学 极限能量密度工学研究中心, 新泻县 长冈市 940-2137
2 脉冲功率技术研究所株式会社, 滋贺县 草津市 520-0058
利用传输线中的电感单元和电压叠加的方式来获得纳秒(ns)级矩形高压脉冲是一种全新的思路。描述了这种发生器的基本原理, 并利用同轴电缆和MOSFET开关制作了两种原型脉冲发生器(单线型和双线型)来论证此方案的可行性, 并进行了初步实验验证, 在四模块叠加的情况下, 分别实现了4 kV/20 A, 20 ns和2 kV/40A, 20 ns的短脉冲。实验结果表明, 电感型脉冲形成线电压叠加器是一种有潜力的紧凑型高压脉冲发生器。
高电压 纳秒脉冲 高重复频率脉冲高压发生器 电力电子 气体放电 高功率脉冲开关 high voltage nanosecond pulse high repetition rate pulsed high voltage generator power electronics gas discharge high power pulse switch 强激光与粒子束
2018, 30(2): 025006