两亲聚合物对湿法磷酸的助滤性能及机理研究

以实验室自制单体A、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,过硫酸盐氧化还原体系为引发剂,采用水溶液共聚法合成一种用于湿法磷酸助滤的两亲聚合物PADA-10。对所得聚合物的助滤性能进行研究,结果表明:磷酸料浆体系中加入PADA-10后,过滤速度提高了约4.3倍,滤饼水分降低了约10.8%。对PADA-10助滤机理的初步探究结果表明:PADA-10能在一定pH值范围内中和磷石膏表面电荷,使磷石膏微晶絮凝成团,添加PADA-10后滤饼的孔隙率增加;同时,PADA-10能增强磷石膏颗粒的疏水性,使磷酸滤液表面张力降低了5.2 mN/m,磷石膏表面接触角增大了3.4°。

PADA-10助滤剂的合成及应用研究

通过水溶液聚合方法合成出一种既具有絮凝剂絮凝效果又具有表面活性剂疏水效果的两亲聚合物型助滤剂,并通过红外分析和核磁共振分析对其进行表征。合成的助滤剂应用于湿法磷酸的过滤系统中,具有良好的助滤效果,实验结果表明过滤速度由0.2519 L/(m2.s)增加到1.4577 L/(m2.s),滤饼水分由34.12%减小到24.12%。通过扫描电镜图片和比表面积的测定研究了助滤剂对滤饼结构的影响。结果发现,滤饼孔隙率由9.40%增大到23.31%,滤饼的比表面积由18.32 cm2/g增大到45.64 cm2/g。

圆柱形高镍三元锂离子电池高温热失控实验研究

锂离子电池安全性问题的本质是锂离子电池的热安全性问题,高温对锂电池极为有害,不仅影响电池的使用寿命,还可能危及电池安全。本文以圆柱形高镍三元锂电池为实验对象,利用绝热加速量热仪(ARC)的加热-等待-搜索(Heat-Wait-Seek)模式,对五组工况(SOC=0、25%、50%、75%和100%)下锂电池发生高温热失控时的热特性参数开展研究。实验结果表明:①锂电池发生高温热失控时的自产热起始温度受电池SOC的影响较小,主要受SEI膜分解的作用;②热失控触发温度随着SOC的增加呈现出降低的趋势,且正极与电解液的反应产热是导致热失控的主要原因;③热失控过程中电压线掉落和安全阀破坏的温度均随着电池SOC的增加而降低;④锂电池SOC值越高,热失控过程中的最高温度越高,最高温升速率越大,锂电池的破坏程度越剧烈。

锂离子电池热安全性研究进展

随着锂离子电池在生活和工作中的普及,锂离子电池的安全事故逐年增加,锂离子电池的安全研究逐渐引起学术界的关注。研究锂离子电池的热安全性,可以有效分析锂离子电池发生起火和爆炸的内在原因,指导锂离子电池安全性研究的开展。本文介绍了锂离子电池工作过程中产热的来源和影响因素,以及锂离子电池热失控发生时的内部反应和反应对应的温度,并对电池热失控时的热特性参数进行了总结。

锂离子电池仿真模型的进展

基于锂离子电池的仿真对新能源汽车动力电池的生产与应用的重要性,本文对锂离子电池模型的分类以及近年来的发展进行了分析,包括对集中质量模型、一维模型、二维模型、三维模型的研究,以及包含多个维度子模型的多物理场耦合模型的研究,并总结了当前模型的不足之处和未来需要发展的方向.

基于动态峰值力的客车车架轻量化研究

以某纯电动城市客车车架为研究对象,建立客车整车虚拟样机模型,选择满载弯曲工况与扭转工况对客车进行整车仿真分析,提取各工况各载荷动态峰值力,对客车车架进行参数化优化设计,并对优化前后车架进行对比分析。结果表明,优化后的车架减重12.73%,在扭转工况下最大应力为200 MPa,最大变形为7.45 mm,车架强度与刚度满足安全要求。

三元软包动力锂电池热安全性

锂离子电池频出的安全事故对电池厂商提出了更高的安全性要求,利用ARC提供的绝热环境研究了23 A·h软包NCM523动力锂电池,热失控过程中热特征参数变化、温度场的分布及热失控的演变。25%SOC电池相较于75%SOC电池的热失控触发温度低22.68℃,75%SOC电池相较于25%SOC电池热失控的最高温度Tm高70.07℃,最大温升速率大111.37℃/min,即75%SOC电池热失控过程化学反应放热更加剧烈,热失控破坏性较大。热失控过程中,25%SOC电池正极、负极的最高温度分别为385.5℃、342.7℃,电池正极温度高于负极42.8℃;75%SOC电池正极、负极的最高温度分别为508.8℃、365.8℃,电池正极温度高于负极143℃。25%SOC电池在119.75℃鼓包明显;339.35℃时,电池产生大量浓烟,电池没有发生爆炸,热失控后损毁较为严重,电池开始自产热到热失控最高温度总历时5.125 h。75%SOC电池171.06℃时正极附近出现大幅鼓起;4.77 min后,电池正负极中间处喷出大量烟雾;1 s内电池喷出火焰,电池发生爆炸,爆炸所引起的燃烧大约持续6.4 s,电池开始自产热到热失控最高温度总历时6.715 h。

锂离子电池充放电过程中产热特性研究综述

电动车辆的性能和成本很大程度上取决于动力电池组的性能和使用寿命,而电池组的性能和使用寿命又受到电池单体产热的影响。研究锂离子电池充放电过程中的产热特性及影响因素,对锂电池的开发及使用具有指导意义。本文从环境温度、充放电倍率、电池材料、荷电状态和老化程度五个方面入手,综述了各因素对锂离子电池产热的影响。

锂离子电池正极材料掺杂和表面包覆研究综述

随着国家政策对电动汽车的支持力度不断加大,锂离子电池的电化学性能瓶颈愈发凸显.本文综述了锂离子电池正极材料钻酸锂、猛酸锂、磷酸铁锂及三元材料在掺杂和表面包覆两种工艺对电池电化学方面的影响,并展望了掺杂和表面包覆两种工艺未来的研究方向.

基于多尺度锂离子电池电化学及热行为仿真实验研究

层叠式锂离子电池由许多相同的电极对单元叠加组成,每个电极对内部的物理化学特性对电池性能有着重要影响,然而,这些性质很难通过实验来测量。本文通过耦合质量、电荷、能量和电化学动力学方程,提出了一种三维电化学-热耦合模型,利用该模型,研究了层叠式锂离子电池内部电化学行为及热特性的时空分布。仿真结果表明,在放电过程中,极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度,且在正极极耳处电流密度值最大,温升最高,放电结束时温升达到最大值8℃。电池不同位置的温升速率不同,放电前期,靠近极耳区域的温升速率较大,远离极耳处温升速率较小;随着放电过程的深入,远离极耳处的温升速率有增大趋势。本文建立的模型能够准确预测锂离子电池内部的电化学行为及温度场分布,为后续对电池的结构优化及热管理提供相关依据。

锂离子电池充放电过程中的热特性研究

为了在某一恒定温度下准确研究电池充放电过程中的吸放热特性,本文以18650 LiCoO2电池为实验对象,采用等温量热仪和充放电柜对锂离子电池在充放电过程中的产热行为进行研究。研究结果表明,随着充/放电倍率的增大,电池放热速率明显升高,在20℃条件下,1C倍率放电后期产热速率较0.3C增加了530.5%;在同一倍率条件下,LiCoO2电池0℃与40℃相比,充电时间增加了10.2%,严重影响了LiCoO2电池的充电性能;在相同条件下,放电过程中电池产热量要远大于充电过程中电池产热量。本文为电动车用锂电池热安全研究提供了可靠的参考依据。

氢燃料电池客车车架动态特性分析与优化研究

以氢燃料电池客车车架为研究对象,首先应用HyperWorks建立氢燃料电池客车车架的有限元模型,然后对车架进行无约束模态分析,得到车架前十阶固有频率及振型,并对车架进行频率响应分析,得到车架高应力区域的动力响应与振动频率的关系曲线。最后,根据车架动态特性分析结果,对车架进行参数化优化设计。结果表明:经过优化后的车架减重4.09%,在扭转工况下的最大应力为169MPa,最大变形为6.37mm,车架强度与刚度得到提高。车架的固有频率可以避开主要外部激励频率,从而避免共振现象的发生。车架频响分析动力响应峰值整体减小,尤其当频率在68～71Hz时,接近车架的第十九阶固有频率,车架位移响应曲线几乎失去共振峰,车架抗振性能增强。

氢燃料电池客车车架多工况疲劳可靠性分析

以氢燃料电池客车车架为研究对象,首先应用HyperWorks建立12m氢燃料电池客车车架的有限元模型,对车架的满载弯曲工况、扭转工况和急转弯工况进行静强度分析。然后根据车架静强度分析结果,利用nCodeDesign-Life建立车架疲劳分析五框图,定义载荷谱和材料疲劳特性参数。最后采用S-N静态疲劳设计方法对车架进行多工况疲劳可靠性分析。结果表明,在这3种工况下车架的疲劳可靠性均满足安全要求。

磷酸氧钒钠纳米片的可控制备研究

基于磷酸氧钒钠的制备条件苛刻、颗粒粒径大和电导率差等问题,提出了一种制备纳米片状磷酸氧钒钠的新方法.通过特定条件下的表面能调控技术,实现纳米片状磷酸氧钒钠的可控制备.通过对不同生长时间的产物进行监测分析,研究了纳米片的形成过程.结合密度泛函理论(DFT)模拟计算,分析了片状磷酸氧钒钠的成片机理.调控不同硫酸根的添加量,研究了不同硫酸根条件下磷酸氧钒钠的微观形貌变化规律,验证了片状磷酸氧钒钠的成片机制.研究SO_(4)^(2-)离子在不同晶面的吸附改变了不同晶面的表面能大小,改变了磷酸氧钒钠晶核优势生长取向,实现了定向生长与自组装,最终获得了独特的纳米片状磷酸氧钒钠.由于独特的纳米片状微观形貌,所制备的片状磷酸氧钒钠具有更高的比表面积和压实密度.其比表面积为16.2m^(2)/g,优于纳米颗粒状磷酸氧钒钠的4.3m^(2)/g,压实密度达到1.86 g/cm^(3),高于颗粒状磷酸氧钒钠的1.77 g/cm^(3).此外,纳米片状磷酸氧钒钠还表现出优异的储钠性能.在0.1 C电流密度条件下,纳米片状磷酸氧钒钠的放电比容量达到93.76m Ah/g,大于相同放电电流密度下,纳米颗粒状磷酸氧钒钠的82.85 mAh/g.同时,10 C电流密度条件下,循环100次后,仍能保持105%的初始容量(相同情况下,纳米颗粒状磷酸氧钒钠仅有92%),表现出良好的循环稳定性.

纳米磷酸钒钠的制备及其储钠性能研究

基于磷酸钒钠制备条件苛刻、颗粒粒径大、电导率差等问题,提出了一种制备纳米磷酸钒钠的新方法。通过碱性沉钒形成羟基氧化钒,再利用PO_(4)^(3-)、F^(-)等阴离子与OH^(-)的原位离子交换,从而得到纳米化的磷酸钒钠。借助XRD、SEM、FTIR等方法,分析了纳米磷酸钒钠的形成机理,优化了合成条件。电化学测试结果表明,磷酸钒钠的纳米化提升了电子/离子输运能力,使得所制备的纳米磷酸钒钠表现出优异的储钠性能。当电流密度为10 mA/g时,其放电比容量为106.68 mAh/g,并且循环20次循环充放电后,仍能保持80.85 mAh/g的放电比容量。

液压约束活塞发动机的流量脉动仿真分析

为研究间隙误差对液压约束活塞发动机流量脉动的影响,在ADAMS中建立其含有间隙误差的主运动系统动力学模型,将ADAMS中得到的模型数据导入AMESim中,建立液压系统模型。通过对比不同间隙误差模型的参数输出,分析间隙误差对系统流量脉动的影响。研究结果表明,在一定范围内,间隙误差对流量脉动有明显的影响,并随着间隙误差的增大而增加;而且,连杆大头和曲轴曲柄之间转动副径向间隙误差对系统流量脉动的影响最大。

V_(2)O_(5)/石墨烯纳米复合材料的合成及储钠性能研究

五氧化二钒(V_(2)O_(5))因其具有层状结构、高容量、低成本、资源丰富、高的Na^(+)离子电导率、Na^(+)嵌入/脱嵌时体积变化小、中等电位平台等优点而受到广泛关注。以V_(2)O_(5)和草酸为原料,采用水热法成功制备了V_(2)O_(5)/石墨烯纳米复合材料(V_(2)O_(5)/rGO)。结果表明:石墨烯与V_(2)O_(5)纳米线相互紧密交织,形成连续的V_(2)O_(5)-石墨烯网络结构;V_(2)O_(5)-石墨烯网络结构提供了快速的电子转移速度,扩展了电极材料与电解液的有效接触面积,提高了材料的导电性,缓冲了钠离子嵌入引起的体积变化,从而使V_(2)O_(5)/rGO纳米复合材料的储钠性能得到有效地改善(100 mA/g时,100次循环后,放电比容量为154 mAh/g)。

固相煅烧法制备钒酸铋颜料工艺研究

通过固相煅烧法制备钒酸铋颜料,研究反应原料、煅烧温度及煅烧时间对产品物相、粒度及比表面积、颜料呈色性能等的影响。结果表明:以NH4VO3及Bi(NO3)3·5H2O为反应原料,制备条件更温和;煅烧温度为500℃、煅烧时间为12 h,制备出的钒酸铋产品物相纯度较高、平均粒径及比表面积处于较优水平,产品对应的色坐标为L*=84.91,a*=1.18,b*=85.87,c*=85.88,颜料呈色性能优于市售钒酸铋颜料。

固相煅烧法制备钒酸铋的动力学研究

以五水硝酸铋（Bi（NO3）3·5H2O）及偏钒酸铵（NH4VO3）为原料,利用TG-DSC对固相煅烧法制备钒酸铋的动力学进行研究。结果表明：不同升温速率下,反应均经历两个阶段,第一阶段的DSC峰值温度为400.67～425.95K,反应同时在固、液两相中进行;第二阶段的DSC峰值温度为516.86～551.57K,为固相反应;两个阶段的反应均涉及到体系副产物的分解及产物晶型的转变与完善。分别通过Flynn-Wall-Ozawa及Kissinger模型确定出两个阶段反应的动力学参数。第一阶段,表观活化能Ea1=86.56kJ/mol,频率因子A1=4.49×10^10min^-1;第二阶段,表观活化能Ea2=103.11kJ/mol,频率因子A2=4.12×10^9min^-1。

钒在非钢铁领域应用的研究进展

钒及其化合物在冶金、化工、航空等领域应用广泛,95%左右的钒用于钢铁及合金冶炼,约5%用于化工及其它行业。随着技术的发展,钒在非钢铁领域的应用日益增多。重点阐述钒系催化剂、钒系电池材料、钒颜料的制备方法及研究进展,概述钒在纳米、生物医药领域的研究及应用现状;系统分析目前存在的主要问题,其中高成本、基础理论研究薄弱是制约钒材料大规模工业化的重要原因。传统制备技术与纳米、生物医药等技术相结合,可有效降低钒材料的制备成本并提高其性能;随着先进表征技术的发展及物理、化学相关基础理论研究的突破,钒在非钢铁领域的应用及研究前景将更为广阔。