锂离子电池日历老化机制的研究进展

[背景]锂离子电池凭借其低成本和高能量密度,在当今清洁和高效能源领域发挥着越来越重要的作用.然而,电动汽车和储能电站的电池日历老化现象会显著影响其使用寿命.因此,深入了解锂离子电池的日历老化机制,对改进电池管理系统和优化电池制造工艺,提升电池综合性能至关重要.[进展]本文总结了近年来锂离子电池日历老化的研究进展,归纳和探讨了环境温度、存储时间、荷电状态和动态存储条件对锂离子电池日历老化的影响.此外,从负极固体电解质界面的生长、存储过程电解液的分解和正极过渡金属的溶出等方面总结了锂离子电池日历老化机制和相关表征技术,分析了不同老化机制对电池性能的影响,并总结了日历老化模型的研究进展.[展望]目前日历老化的研究仍存在实际工况下电池老化行为不明确、缺乏老化过程定量表征等问题,通过设计合理的日历老化路径,结合先进的表征技术,有望深入理解锂离子电池的日历老化机制,为锂离子电池的设计和寿命预测提供理论依据和参考.

道路沥青紫外老化及抗老化材料研究综述

道路沥青材料在使用过程中由于长期受到太阳光紫外辐射作用会产生紫外老化现象,并且这种现象在紫外辐射强度高的地区更明显。紫外老化会使沥青的物理特性和化学组成发生改变,从而导致沥青黏塑性上升、低温和疲劳性能下降、使用裂缝增加,进而劣化路面的耐久性、影响沥青路面的运营品质和服役寿命。为了防止和延缓紫外老化的产生和发展,可在道路沥青中添加抗老化材料以增强其抵御紫外老化能力,同时延长沥青路面的使用寿命并降低其性能的衰变速率。本文阐述了基于自由基和胶体理论的紫外老化机理;从处理方式、光源与辐射强度选择等方面介绍了室内模拟老化试验条件;总结了紫外老化对沥青物理和流变性能、组分构成、微观形貌、特征峰和官能团等宏微观特性的影响;归纳了现行抗老化材料的优缺点和使用情况。分析表明后期可在老化机理深度、试验方法标准化、室外老化监测、微观数值模拟、抗紫外老化剂针对性和抑制紫外老化措施等方面开展进一步研究。

人工老化处理对菜豆种子性状和苗期生长的影响

为探索老化方式对菜豆种子活力和幼苗生长的影响,同时筛选出适合菜豆种子生产的最佳地区,以菜豆品种双丰三号为试验材料,研究不同产地(天津、内蒙古、甘肃)和不同老化方式(自然贮存和人工老化)对菜豆种子发芽指标和幼苗生长指标的影响。结果表明,(1)天津种籽粒小干瘪,幼苗细弱。甘肃种子籽粒大饱满,幼苗粗壮。(2)人工老化(T=41℃,RH=100%)处理2 d,天津和内蒙古幼苗的根长、叶面积、鲜质量均高于空白对照。(3)自然老化4 a种子活力指标中,发芽指标与人工老化2~4 d种子试验数据相当。自然老化10 a的幼苗指标与人工老化6 d的试验数据相当。综合分析认为,天津种子为老化敏感型种子,内蒙古和甘肃的种子为耐老化型种子,且短时间人工老化处理对种子的伤害较轻,甚至对种子起到一定的引发作用。根据本试验芽率、芽势的数据,人工老化方法可以与不同贮存年份的自然老化种子相匹配,用于蔬菜种子活力的研究。

乏燃料干法贮存技术应用及老化管理重点

目的总结不同乏燃料贮存方式的技术特点和应用情况,探究干法贮存技术方式开展老化管理的重点。方法结合干法贮存技术应用实例,分析重要结构部件的技术特点,以及安全功能的实现方式,总结重要安全部件和材料的老化机制。结果干法贮存是实现乏燃料中间贮存的成熟技术方式,在工程实践中应制定专门的老化管理计划(AMP),通过老化预防、老化缓解、老化影响检测、安全性能监测等减轻老化影响。结论建议增加乏燃料干法贮存技术产品创新,研制适用于我国核电发展需要的贮存设施或容器产品,并通过开展老化机理研究积累数据,为我国老化管理工作提供技术支持。

用于光伏板静电除尘的单壁碳纳米管透明导电薄膜老化性能研究

该文基于光伏板静电除尘的应用需求,制备得到一种单壁碳纳米管透明导电薄膜。首先搭建人工加速光老化、盐雾老化、高温老化、高低温老化实验平台,开展单壁碳纳米管透明导电薄膜的老化实验,并进行薄膜的耐老化性能分析。然后搭建光伏板静电除尘实验平台,对该薄膜在静电除尘中的应用效果进行评价。实验结果表明,高温老化和高低温老化对单壁碳纳米管透明导电薄膜结构形貌和光电性能的影响较小,而经过2 000 h光老化和盐雾老化后,薄膜方阻分别上升至未老化时的14.6倍和28.7倍。盐雾老化造成部分导电薄膜从基底上脱落,使得静电除尘率由未老化时的98.35%下降至81.76%,而其他三种类型的老化不会对静电除尘效果造成明显影响。最后采用整合自回归移动平均模型预测单壁碳纳米管透明导电薄膜的品质因数和应用寿命。研究结果对单壁碳纳米管透明导电薄膜在以光伏玻璃外表面为代表的室外应用场景下的有效使用和寿命评估具有重要意义。

低温循环老化航空锂离子电池热失控的爆炸危险性

鉴于全寿命周期内循环老化后航空锂离子电池热失控反应较新电池有显著差异,且低温环境对锂离子电池系统重大失效危险性影响更加贴近低空实际飞行场景,自主搭建了锂离子电池热失控及气体爆炸测试平台,采用锂离子电池的热失控时间、表面峰值温度和热失控超压及热失控气体的爆炸极限、压力及温度为关键参数,探讨低温(-10℃)循环老化对锂离子电池热失控爆炸危险性的影响。实验结果显示,常温循环老化锂离子电池较新电池热失控时间明显提前和电池安全阀开启到完全热失控的时间间隔明显增长,分别为559.86和122.56 s,且热失控气体爆炸下限升高30.95%,气体爆炸压力降低至258.6 kPa;低温环境因素则会使老化锂离子电池热失控的爆炸危险性发生显著变化,导致热失控时间提前至412.38 s,安全阀打开到完全热失控的时间间隔缩短至56.66 s,并使热失控气体爆炸下限降低20.49%,爆炸压力高达319.5 kPa。

基于机器学习与红外光谱技术的变压器油老化行为研究

为解决现阶段油品老化分析工作复杂、误差大等问题,提出一种红外光谱与机器学习(ML)相融合的技术。借助傅里叶变换中红外(FT-MIR)光谱仪采集三种变压器油在不同老化时间的样本光谱,运用多种预处理方法对样本光谱进行预处理,以自动寻峰并求得特征峰面积之和。采用偏最小二乘回归(PLSR)和粒子群优化-支持向量机回归(PSO-SVR)算法建立了变压器油老化程度定量分析模型,研究并分析了多种光谱数据预处理方法对红外光谱降噪、基线校正等处理效果以及对两种模型定量分析效果的影响。结果表明,油品光谱预处理效果最好的是平滑法,其中SG+SVR和SG+PLSR模型拟合优度(R^(2))分别为0.9814、0.9913,平均绝对误差(MAE)为0.3124、0.2880,均方根误差(RMSE)仅有0.0977、0.3790。在合适的预处理条件下,两种机器学习算法鲁棒性和可靠性均较强,模型预测值与实际值间差异极小。

热氧老化下叠层轮胎隔震垫动力响应分析

基于前期对叠层轮胎隔震垫(STP)热氧老化下力学性能的研究,建立两层砌体隔震结构和非隔震结构模型,采用非线性时程分析法分析经过0、25、50、75及100 a热氧老化后的STP在实际工况下的隔震性能。结果表明,安装了STP的隔震结构相比于非隔震结构层间剪力降低了44.20%~54.80%,顶层加速度降低了26.90%~36.50%,且经历不同年限热氧老化后STP仍保持着较好的隔震性能;隔震连接处STP滞回曲线饱满,耗能能力稳定,热氧老化后滞回耗能有所上升。用时程分析法计算出隔震结构在STP老化年限50 a内的平均水平减震系数均小于0.5,可满足《建筑隔震设计标准(GB/T 51408—2021)》中上部结构降低1度进行抗震设计的要求,因此建议STP的安全使用年限为50 a。

乡村适老化景观设计策略——以连云港市东条河村为例

随着我国老龄化的加剧,人们越来越关注养老问题,当前乡村环境及设施建设仍然落后,因此乡村老年人的生活环境和养老等问题成为学者研究的热点。以连云港市东条河村为研究对象,运用实地调研法对东条河村环境景观现状及服务对象进行调研分析,依据老年人口基本情况、健康状况、活动类型等信息,了解乡村村落及景观现状等问题,作为乡村居住外环境适老更新设计的基础;从适老化角度出发,以乡村建筑外环境空间为切入点,探讨乡村居住外环境适老化更新设计策略,以期为乡村老人提供健康宜居的生活环境。

铁锈锈斑污染对丝织品老化影响的研究

铁锈锈斑污染是纺织品文物的主要病害之一,严重影响文物的寿命及观赏价值。本文研究了不同老化条件下锈斑污染样和未污染样间老化程度的差异,旨在明晰锈斑污染及其在环境因素协同作用下丝织品的老化状态。结果表明:锈斑污染破坏了蚕丝纤维的外观形貌,拉伸性能和热稳定性的显著下降,加剧了蚕丝蛋白结构由β-折叠构象向α-螺旋构象和无序结构转变,使得未形成氢键—NH的数量下降,红外光谱中表现为酰胺Ⅰ带特征峰扁平化和I_(3280/1620 cm^(-1))峰高比下降;环境因素与锈斑污染起到了明显的协同作用,蚕丝的老化程度远大于环境条件、锈斑污染之和,其中土壤填埋老化的协同作用最强,湿热与紫外光老化次之。

复合绝缘子芯棒电热力协同老化与断裂失效机理

复合绝缘子被广泛应用于输电线路中,但其老化与断裂问题不容忽视。为研究复合绝缘子断裂故障成因和电热力老化机理,设计了电热力老化试验平台,对复合绝缘子芯棒短样进行多场耦合老化试验。结果表明:老化绝缘子芯棒样品出现了断裂现象。芯棒断裂过程中,宏观特征表现为裂纹和断裂面的扩大、高压电极附近出现放电痕迹等;微观特征表现为环氧分解、玻纤出现微裂纹并断裂、玻纤-环氧界面失效等。同时,依据单元断开率建立了电热力多场耦合断裂失效评估模型,揭示了单元断开率与能量势垒的反比关系。在给定的电、热和机械应力条件下,该模型可根据断裂面积比率实现复合绝缘子芯棒老化程度评估,能够为多应力协同作用下的复合绝缘子芯棒老化失效分析提供参考。

既有住区适老化改造居民支付意愿影响因素研究

在老龄化趋势加剧的背景下,激发居民适老化改造支付意愿是提升居住环境适老性的关键策略。基于此,本文从政府、社区、项目及居民四个维度出发构建居民适老化改造支付意愿的影响因素体系。运用DEMATEL-ISM模型计算各影响因素的重要程度和因素间的关系。结果表明,政策导向与适老化改造认知度为根源驱动因素,居民参与度、经济状况和期望直接影响支付决策,老龄化教育为关键间接因素。最后提出建议为提升居民支付意愿提供参考。

深度媒介化进程中媒介适老化改造的局限与发展

随着我国老龄化程度的不断加深与数字社会媒介技术的飞速发展,媒介适老化的改造势在必行。聚焦当前媒介适老化改造中的推进困境,重点分析目前社会对“适老”认知存在的局限及媒介适老化改造“表面化”“形式化”等问题,提出可以从老年主体性的重新发掘、认识老年群体复杂性的现实以及确立媒介适老改造的整合思维等方面探讨重新认知老年群体、数字包容的可能性,从而为推动我国媒介适老化深度改造提供新的思路和建议。

材料老化机理及其在工程领域寿命预测中的应用分析

工程材料在长期使用过程中,受到环境、材料本身结构特性影响,材料就会形成物理老化、化学老化和生物老化现象,影响工程材料性能。为了准确分析橡胶材料的使用寿命,采用加速老化试验方法,结合有限元法、离散元法和边界元法等方法进行材料老化性能分析,这种方法能够在较短的时间内预测材料使用寿命,工程材料老化控制提供技术帮助。

面向MMC应用的大功率IGCT器件加速老化试验拓扑研究

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor, IGCT)具有阻断电压高、通流能力强等特点,在柔性直流输电等领域具有广阔的应用潜力,但其在高电压、大通流应力下的可靠性问题,成为限制应用的潜在因素,如何针对不同工况开展加速老化等效测试成为开展可靠性研究的关键瓶颈。文中以模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)工况为代表,针对IGCT器件可靠性等效测试难题开展研究。首先分析MMC工况下IGCT器件的暂态电气应力和长期电热应力,分别采用TCAD仿真软件与平均值等效计算模型定量获得IGCT器件在实际工况下的应力大小;其次,基于应力分析结果,提出一种三半桥式两级电流应力加速老化试验拓扑,设计并搭建2 500 V/4 000 A/150 Hz参数的IGCT加速老化试验平台;最后,开展约100 h高压、大电流老化运行试验,验证平台具备长时运行的能力,且等效测试应力达到设计要求。所提出的等效拓扑及其构建方法,不仅解决了MMC工况下IGCT器件的加速老化测试问题,对其他交直流变换工况、其他类型功率半导体亦有很好的参考价值。

淀粉老化对水分状态的影响:不同直支比体系比较研究

明确直链淀粉和支链淀粉老化对水分结合状态的影响,有助理解和调控淀粉老化。为探究不同直支比淀粉凝胶在老化过程中的水分分布差异,本研究将提取的直链淀粉和支链淀粉分别按0∶100、25∶75、50∶50和100∶0混合后,制成水分含量为60%的淀粉凝胶,采用低场核磁共振分析凝胶在储存过程中的水分分布状态,利用差示扫描量热仪表征淀粉老化焓值。结果表明,凝胶中直链淀粉含量越高,水分的横向弛豫时间(T_(2))值越短,多指数模型中T_(21)、T_(22)和T_(23)越低;在低直链淀粉含量的凝胶中,强结合水的横向弛豫时间更短,而直链淀粉含量为100%时对应强结合水比例最高。弱结合水的流动性降低与老化焓值的增加密切相关。老化焓值的增加趋势随直链淀粉含量的增加而减弱,直链淀粉含量100%对应凝胶老化焓值最小且整体变化不显著。综上,强结合水与弱结合水的分布与老化焓值呈显著相关关系;直链淀粉的快速老化影响水分的整体流动性,支链淀粉形成的强结合水则更为紧密。本研究结果为进一步研究淀粉老化与水分微观状态之间的关系提供了数据支撑。

柚木抽提物对杉木光老化的影响

采用柚木(Tectona grandis L.f.)抽提物对杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.))表面进行涂敷,将处理后的样本与对照组样本一同置于紫外老化箱中进行100 h的光老化试验。对比分析光老化前后两组样本的表面颜色、表面粗糙度、红外光谱特征,评估柚木抽提物对于提高速生木材杉木耐光老化性能的效果。结果表明:对照组杉木表面颜色的总色差值(ΔE*)为17.66;经过柚木抽提物处理后的杉木样本的颜色稳定性有显著改善,ΔE*仅为6.85。在仅受紫外线照射的条件下,两组样本的表面粗糙度未出现明显差异;紫外辐射100 h后,两组样本的粗糙度值(R_(a))分别为4.12、4.18。红外光谱分析显示,处理组的木质素相关峰面积减少程度较对照组更低。柚木抽提物能够有效抑制木质素等关键成分的降解,从而延缓木材因光照引起的光老化速率。

牦牛粪燃烧排放黑碳的化学老化过程

当前,对青藏高原牦牛粪燃烧排放的含黑碳(BC)颗粒物在老化过程中的演变机制了解还不足.为深入研究这一问题,本文采用氧化流动反应器模拟牦牛粪燃烧排放BC颗粒物的不同老化程度,并利用单颗粒气溶胶质谱仪对老化前后BC颗粒物的化学组成、混合状态、老化机制等进行了表征.结果显示,在不同程度的老化模拟过程中,牦牛粪燃烧排放的BC颗粒物均呈现显著的有机碳(OC)、硫酸盐(HSO_(4)^(−))和硝酸盐(NO_(3)^(−))离子峰特征.老化前,有机碳(其特征峰主要为m/z=27C_(2)H_(3)^(+)/CNH^(+)、37C_(3)H^(+)、43C_(2)H_(3)O^(+)、50C_(4)H_(2)^(+)、51C_(4)H_(3)^(+)和63C_(5)H_(3)^(+))在正离子相对峰面积中占比为42.8%,而硫酸盐在负离子相对峰面积中占比高达72.4%.基于自适应共振神经网络算法(ART-2a),将BC颗粒物分为4类:BC、BCN、BCOCS和Other.硫酸盐与BCOCS颗粒类型高度混合(99%),而硝酸盐与BCN颗粒类型高度混合(98%).此外,随着老化程度的增加,二次组分(如43C_(2)H_(3)O和62NO_(3)^(−))在各颗粒类型中的混合程度也越高.硝酸盐、草酸盐(89HC_(2)O_(4)^(−))和铵盐(18NH_(4)^(+))的数量百分比与老化程度呈显著的正相关关系,表明在BC颗粒物老化的过程中它们的贡献会增加.本研究有助于更加全面地理解青藏高原大气中BC颗粒物的行为,为该区域大气环境保护提供科学依据.

热老化对水轮发电机定子线棒端部主绝缘局部放电特性的影响

水轮发电机定子线棒端部主绝缘在长期运行过程中因温升及局部放电的高能粒子轰击极易发生热老化,劣化绝缘性能,加剧局部放电强度。文中根据水电站F级定子线棒绝缘结构设计制作了3种端部典型缺陷模型,在170℃环境条件下进行加速热老化;通过扫描电子显微镜和拉曼光谱分析仪对不同老化周期下的主绝缘试样进行形貌结构和分子结构分析,揭示主绝缘材料——环氧玻璃粉云母带的热老化机理;搭建局放试验平台,采用脉冲电流法和臭氧检测法测量老化前后放电量和放电次数及臭氧浓度的变化情况,并挖掘其对端部缺陷局部放电特性的影响规律。结果表明:加速热老化周期与主绝缘材料绝缘结构变化成正比,老化时间越长,试样表面越粗糙;热老化会破坏环氧玻璃粉云母带的分子链结构,苯环等芳香族和碳环上的C-C键及C=C键特征峰变化与绝缘电阻具有相关性;热老化对内部气隙放电量和放电次数的影响较小,对防晕层脱落缺陷的低放电量次数影响较大;不同绝缘缺陷模型臭氧的饱和浓度和饱和时间存在较大差异,热老化前不同放电类型的臭氧浓度变化具有阶段性,而热老化后臭氧浓度无明显的阶段性增长特征。

人格判断能力的老化:信息量的调节作用

人格判断对个体社会功能的发挥具有重要影响。本研究采用2(判断者年龄组:老年、年轻)×3(目标人物信息量:单一、中等、丰富)被试间实验设计,考察了信息量对老年人和年轻人人格判断准确性的影响,包括普遍准确性(对目标人物所在群体人格共性判断的准确性)和特有准确性(对目标人物个体人格判断的准确性)。结果显示,老年人人格判断的普遍准确性高于年轻人,且信息量的多少并不影响这一年长优势。信息量只影响特有准确性判断的年龄差异:单一信息量(仅实时文字)时,老年人的特有准确性低于年轻人;中等(实时文字和声音)和丰富信息量(实时文字、声音和图像)时,二者表现相当。综上,老年人的人格判断能力总体保持较好,且能有效利用增量信息来弥补与年轻人在特有准确性上的差距。