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oe1(光电查) - 科学论文

58 条数据
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  • 缺陷对锂离子电池电极扩散行为的影响：原位光学观测与模拟

    摘要： 高能效锂离子电池（LIBs）在多个领域具有迫切需求。对于LIBs电极而言，制造过程和机械降解会产生缺陷，这些缺陷会显著影响电池的稳定性和性能。然而，电极缺陷对电化学过程的影响尚不明确。本研究开发了一套原位光学观测系统，用于监测商用石墨电极中预置缺陷周围的锂扩散行为。实验表明：垂直于锂扩散方向的含气缺陷会明显减缓锂扩散，而平行于锂扩散方向的含电解液缺陷则会加速锂扩散。有限元分析（FEA）结果与实验一致，显示缺陷周围存在局部锂浓度非均匀分布现象。通过FEA获得的等效扩散系数也随缺陷构型变化——含电解液平行缺陷与含气垂直缺陷的扩散系数分别仅为基准值的12.6%和11.0%。针对含气缺陷，尺寸效应计算表明等效扩散系数随缺陷尺寸增大而降低，且缺陷形状会显著影响下降速率。这些新二维等效实验直接揭示了电极中缺陷诱导扩散行为改变的机制，所获等效扩散系数可为LIBs电极设计优化提供重要依据。

    关键词： 比色法、缺陷、石墨阳极、锂离子电池、扩散

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 掺杂纳米Al?O?的多孔聚合物电解质的制备与性能

    摘要： 采用超声处理与真空烘箱控蒸发相结合的方法制备了掺杂纳米Al2O3的多孔聚合物电解质（PPEs），并研究了其形貌、孔径分布、热学、电化学及力学性能。所得PPEs的孔隙分布均匀且孔径适中，在80°C时含10%Al2O3的PPEs总电阻（Rt）仅为9Ω，其膜材料最大拉伸强度达24.43MPa。结果表明纳米Al2O3能在不降低导电性的前提下提升PPEs综合性能，显示出Al2O3改性PPEs在锂离子电池中的良好应用前景。

    关键词： PEO-PMMA共混物、纳米Al2O3、多孔聚合物电解质、界面相容性、锂离子电池

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于光伏发电储能系统的锂离子电池荷电状态估计

    摘要： 锂离子电池荷电状态（SOC）的快速准确估算，是电池管理系统的关键技术之一。针对该非线性动态系统，本报告通过测试分析锂电池的滞回特性，建立了二阶RC滞回模型，并采用容积卡尔曼滤波算法对电池荷电状态进行估算。实验结果表明，该电池模型能基本预测锂离子电池的动态滞回电压行为，且容积卡尔曼滤波算法在估算过程中能保持较高精度。

    关键词： 容积卡尔曼滤波、锂离子电池、荷电状态、滞回模型

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 不良连接对锂离子电池表面温度的影响——基于红外热成像技术

    摘要： 电动汽车中锂离子电池的温度分布对整车性能至关重要。锂离子电池在充放电过程中会产生热量，若热量无法及时散逸，最严重时可能导致热失控。本实验研究通过表征正极极耳连接不良时表面温度分布及演变特征，分析了一款13安时软包型锂离子电池的热行为。采用红外热成像与接触式热电偶对商用电池进行热分析，施加了包含13A、26A、39A和52A四种电流强度的恒流充放电循环等不同负载工况。研究结果表明：连接不良会加剧锂离子电池表面温度不均匀性并增加热失控风险。

    关键词： 连接不良，红外热成像，热失控，表面温度，锂离子电池

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 采用同步辐射技术对硅掺杂磷酸铁锂锭中硅的化学形态及分布进行表征

    摘要： 通过硅掺杂（在LiFePO4的P位点替代Si）开发具有高循环寿命的LiFePO4正极材料表明，对LiFePO4结构的微小改变会显著影响锂离子电池性能。然而，确定元素掺杂的本质及其对LiFePO4电子和原子结构的影响仍具挑战性。本文展示X射线吸收光谱与X射线荧光成像作为理解熔融合成法制备的硅掺杂LiFePO4效应的理想表征方法。硅掺杂LiFePO4的X射线吸收谱显示，与含硅未掺杂样品中形成的SiO2及非晶玻璃相杂质相比，掺杂剂周围局部结构存在细微变化。对Fe和P K边X射线吸收谱的研究阐明了硅在含掺杂剂及杂质样品中LiFePO4结构的作用。结合X射线荧光成像的X射线吸收光谱技术，使我们能更全面地观察制备锭样品的非均匀特性。这些结果凸显了X射线吸收光谱作为深入理解改性LiFePO4结构并据此设计锂离子电池材料的强大工具。本文受版权保护，保留所有权利。

    关键词： 锂离子电池，X射线荧光成像，X射线吸收光谱，硅掺杂，磷酸铁锂

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 磷酸铁锂电池正极中氧化铟锡的电致变色效应用于荷电状态测定

    摘要： 本文探讨了磷酸铁锂（LFP）电池正极中一种光学效应的起源，该效应取决于电池充入的电荷量。通过采用氧化铟锡（ITO）作为电极添加剂，我们观察到正极在充放电过程中反射率的变化，其中锂化和去锂化过程以锂化前沿的形式清晰可见。进一步利用带光学窗口的测试电池进行原位视频显微镜和原位拉曼光谱研究表明，ITO在LFP正极中还充当电致变色标记物。这增强了由于锂化前沿周围局部电势导致的光学效应，使得ITO的电压依赖性反射率能够在LFP正极中显现。同时展示了扫描电子显微镜（SEM）和X射线晶体学（XRD）的结构分析结果。所观察到的效应为新型电池研究方法提供了可能，并有望作为荷电状态（SOC）估算的传感器实现商业化应用，类似于Ghannoum等人报道的针对石墨负极的光纤方法。

    关键词： 锂离子电池、电池状态判定、磷酸铁锂、拉曼光谱、氧化铟锡、电致变色标记物、视频显微镜技术、荷电状态

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 掺杂不同浓度镱离子的硼硅酸盐玻璃光学性质研究

    摘要： 由于稀土元素具有优异的光谱和磁学特性，在不同科学领域被广泛研究，可能应用于构建各类光学和电子器件（MARTINS，2005；LOUREN?O等，2011）。本研究采用熔融法合成了掺杂镱离子（Yb3?）的铅硼硅酸盐玻璃基质，通过光学吸收和光致发光技术研究了其光学特性。选择Yb3?离子掺杂该玻璃基质是因为与其他稀土离子相比，其能级结构更为简化（仅有两个能级），这对构建高效光学器件极具吸引力。提高退火温度及基质中离子浓度会导致基质光学带隙向高能方向移动。我们认为这种蓝移现象可能与SBP（SiO?、B?O?、PbO?）玻璃基质的纳米晶化过程有关。通过Stokowski经验关系式研究了基质中离子浓度增加导致的辐射寿命缩短现象，该关系式探究了能量转移过程与稀土浓度的函数关系。

    关键词： LiCoO2提取、回收、工艺优化、锂离子电池

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 初始SEI形成条件对硅电极应变诱导容量损失的影响

    摘要： 锂离子电池中钝化硅表面的固体电解质界面膜（SEI）在电化学循环过程中承受着极大的机械应变。这些SEI膜的降解是限制硅基电极循环寿命的关键问题。由于传统多孔电极具有复杂的多相微观结构，无法直接测量这些应变对SEI形成和容量损失的影响。为克服这一局限，本文提出了一种在电化学循环过程中对SEI施加可控机械应变的原位新方法。该方法采用具有不同尺寸岛状结构的图案化硅膜作为模型电极颗粒。在锂化/脱锂过程中，岛边缘的横向膨胀/收缩会对SEI施加面内应变。通过对岛尺寸效应的详细分析，可定量测定应变对不同电位区间额外容量损失的影响。关键发现之一是：所施加的应变仅在锂化阶段（所有循环中）导致显著的容量损失。此外，采用快速与缓慢的SEI形成方式（首次循环）会导致后续循环中应变诱导损失的显著差异。

    关键词： 剪切滞后区，锂离子电池，容量损失，固体电解质界面膜形成

    更新于2025-09-04 15:30:14