进军储能市场 实现跨越式发展--专访超威电源有限公司研究院副院长沈浩宇

《储能科学与技术》：沈博士您好,＂2014年,超威集团（以下简称＂超威＂）销售收入突破600亿,成为全国第一、全球第三大动力电池生产商。2015年,在中国企业500强排行中,超威名列第198位。＂从1998年公司成立至今,超威仅用了17年的时间就取得了如此骄人的成绩。请您谈谈这些成绩的取得得益于什么？

基于三类危险源理论的事故模式及隐患提取方法

针对当前事故模式表述不明确、不清晰的问题和隐患识别不专业、不全面的缺陷,给出事故模式的一般性定义、内涵及提取步骤,并解释事故模式与隐患的关系,提出基于事故模式的生产现场隐患点的查找方法。参考《企业职工伤亡事故分类》(GB 6441—1986),统计2000—2022年化工行业较大及以上安全事故,分析不同类别隐患的发生概率。通过分析某石化企业丙烯装车场景下的事故根源、屏障失效及事故类型,提炼丙烯装车事故模式,生成隐患特征表。结果表明:不安全状态中第一类隐患、不安全行为中第一、第六、第十三类隐患在化工行业典型事故类型中发生的概率较高。丙烯装车场景下针对防止丙烯泄漏所设屏障识别隐患条目数最多,约占48.94%;N=1,M=1、m=6,M=6、m=8,M=13涉及的隐患条目发生概率约占各类目总体发生概率的49.23%,12.78%,14.44%和26.11%,应当作为防护重点。

Mn^(2＋)掺杂对LiFePO_4正极材料结构、性能及嵌锂动力学的影响

为了改善橄榄石型LiFePO4正极材料的性能,采用高温固相法合成了Mn掺杂的LiMnxFe1-xPO4(x=0,0.10,0.25,0.40,0.50)材料.采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱研究了材料的结构、电化学性能和锂离子嵌脱动力学.结果表明,锰掺杂的LiFePO4样品颗粒分布比较均匀,具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,LiMnxFe1-xPO4是纯相的橄榄石结构.在不同倍率下,LiMn0.4Fe0.6PO4具有最高的放电容量和最好的动力学性能.Mn的掺杂提高了LiFePO4材料的可逆性、锂离子扩散系数和放电容量,减小了电荷转移电阻,进而提高了其动力学性能.

胶体电解液分布均匀性对动力电池性能的影响

本文利用浊度仪的原理检测胶体电解液灌注到动力铅酸蓄电池后在AGM隔板内的分布均匀性。通过测量系统分析,表明该方法具有足够精度和分辨力。利用该检测方法研究不同胶体电解液在不同AGM隔板胶体电池中的分布均匀性,通过样品电池的容量和循环寿命检测,表明胶体电解液在电池中分布均匀是胶体动力电池性能,尤其是循环性能优异的必要条件。

阀控铅酸蓄电池正极板栅的电化学行为

采用循环伏安曲线、电化学阻抗谱和Tafel曲线研究了阀控铅酸蓄电池正极板栅的电化学行为。不同扫描速度下的循环伏安曲线表明,扫描速度增加,体系的可逆性逐渐变差,峰值电流随扫描速度增大而升高。不同温度下循环伏安曲线表明,随着温度的升高,析氢量和析氧量逐渐增多,氧化峰与还原峰的峰值电流随温度升高而增大,电化学极化减小。电化学阻抗谱表明,板栅的耐腐蚀性和电导率与电荷转移电阻有关。Tafel曲线表明,高温时效工艺的正极板栅更容易腐蚀。

碳纤维正极添加剂对阀控铅酸蓄电池性能的影响

本文采用两种比表面积不同的碳纤维,取代原有正极铅膏配方中的炭材料作为正极添加剂。采用手工涂膏方式,制备12 V/12 Ah阀控式铅酸蓄电池。并研究了正极板化成情况和蓄电池电化学性能。结果表明,比表面积较大的碳纤维更有利于提高蓄电池正极性能。随着碳纤维含量的提高,电池放电时间反而缩短。碳纤维在正极铅膏中最佳添加量为0.5‰。适量碳纤维的添加,对电池化成是有利的。循环伏安测试表明,添加碳纤维会影响正极电化学电位和析氧量。

磨碎碳纤维添加剂对阀控铅酸电池低温性能的影响

分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和充放电测试研究了磨碎碳纤维添加剂对阀控铅酸(VRLA)蓄电池低温性能的影响。结果表明,在正极铅膏中添加适量的碳纤维能够延长蓄电池的循环寿命,提高蓄电池的低温放电性能,但是会稍微减弱其低温充电接受能力。XRD图谱表明,碳纤维能够提高正极生板中Pb O的含量,并且减少熟板中的杂质。SEM图表明碳纤维能够细化正极板颗粒,并使其粒径分布更为均匀。

铅蓄电池铅合金板栅材料的研究进展

铅蓄电池在充放电和经济性等方面都占有很大优势,但是在循环寿命、质量比能量和深循环方面则比较差,作为改善电池性能关键因素的板栅,其合金材料的研究开发一直是很重要的课题。介绍了铅蓄电池板栅的特点和功能,综述了铅蓄电池板栅铅合金材料的研究进展,展望了铅蓄电池铅合金板栅的发展前景。

基于坐标变换法的3关节机械臂运动学研究

针对当前在串联机器人运动学分析中使用的D-H参数法存在观察抽象、坐标系转换不灵活、参数容易混乱、理论模型与实体模型出入大等缺点,课题组采用坐标变换法对3关节机械臂进行运动学研究。依据关节之间的相对位置关系建立坐标系,采用齐次变换矩阵对坐标系之间的关系进行描述,并建立运动学方程;采用D-H参数法建立机械臂的运动学模型,在MATLAB的Robotics Toolbox中验证了坐标变换法的正确性;编写上位机软件实现了机械臂样机的实时控制。结果表明:坐标变换法具有灵活方便、形象直观、便于计算的优点。该方法弥补了传统D-H法在分析平行关节时的缺陷。

银/硫酸银(Ag/Ag_2SO_4)参比电极的性能及其应用

电化学研究和蓄电池测试中常要用参比电极。在硫酸体系和铅酸蓄电池有关的研究中,常用硫酸亚汞(Hg/Hg2SO4)电极和镉电极作参比电极。前者常用于实验室的准确测量,它的缺点是价高、易碎和易造成环境污染。镉电极使用方便,但准确度较差。

二轮平衡车的神经元控制算法及仿真

通过在MATLAB-Simulink-Simscape中搭建二轮平衡车的仿真物理模型和控制系统,直观、快速地验证控制算法的效果。使用神经元PID控制算法替代传统PID控制算法设计神经元PD平衡控制器、神经元PI速度控制器,并在此基础上组合成二轮平衡车的神经元PID控制系统。通过实验对比神经元PID控制算法与传统的PID控制算法的控制效果,验证了神经元PID控制算法具有更高的控制精度、更强的抗干扰能力、更快的响应速度,能及时适应模型的非线性变化。

泡沫铅板栅的比表面积对铅酸电池性能的影响

本工作以聚氨酯泡沫为原材料,经玻璃炭化后制成的泡沫铅板栅具有比普通板栅高几十倍的比表面积。通过对聚氨酯泡沫基材孔数和正极泡沫板栅镀铅量的对比实验,优化筛选出聚氨酯泡沫基材孔数为15 PPI,正极板栅镀铅量为20 g的工艺方案。优选方案制成的泡沫铅正板栅比表面积为19.1 cm^2/cm^3,镀层厚度为39.1μm;相对的泡沫负板栅比表面积为33.1 cm^2/cm^3,镀层厚度为13.3μm。泡沫板栅具有提升活性物质利用率,提高铅酸电池比能量的特性,且制成的电动助力车电池大电流放电性能和循环寿命都能满足国家标准的要求。

铅炭电池在“双碳”目标实现过程中的应用前景分析

从铅酸电池的成本构成到铅的社会存量分别论证了铅价上涨是由于电动自行车市场的拉动和持续推高的铅存量。由于锂离子电池在电动自行车市场中将逐渐取代铅酸电池,所以铅会供过于求。通过蛛网模型分析得出,铅价将持续下跌至铅酸电池重新建立价格优势。从动力电池市场退让出的铅量,将会生产成循环性能更优异的铅炭电池并应用到储能领域,帮助新能源电力系统建立安全、稳定的储能系统,助力“双碳”目标顺利实现。铅炭电池需要提升倍率特性,满足多种储能应用场景需要。

可视化方法判断多点电荷系统中电荷的平衡状态

多体相互作用系统中的物体平衡状态稳定性问题通常涉及复杂的微分方程难以解析。我们在研究一个由多个点电荷组成的系统中的电荷受到特定扰动后能否回到原来的平衡状态时,通过分析系统各部分之间的作用,建立空间中的电势能场函数,借助软件Matlab进行数值模拟计算其势能和势能梯度并据此绘制出势能可视化图像与势能梯度图像,简明地判断系统各部分的平衡状态稳定性可能性。

泡沫镍负载的NiCo_2O_4电极材料的超级电容性能

采用水热法在泡沫镍基底上直接生长NiCo_2O_4电极材料,分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试等手段研究了材料的结构和电化学性能。结果表明,NiCo_2O_4材料粒径尺寸均一,分散性好,该电极材料在1 A/g电流密度下放电比容量高达1 227 F/g,当充放电电流密度增大到10 A/g时,比电容为836.4 F/g,容量保持率为68%。在6 A/g的大电流密度下充放电循环1 000次后,仍有较为良好的容量保持率。NiCo_2O_4作为超级电容器电极材料展现出良好的容量属性和倍率性能。

镧对铅酸蓄电池铅钙合金性能影响研究

在铅钙合金中增加稀土元素镧,制Pb-Ca-La合金,并与普通合金的电性能试验数据进行比较;采用循环伏安法,交流阻抗技术及SEM研究合金在1.2800g/cm3硫酸溶液中所形成的阳极腐蚀膜特性。结果表明:稀土镧能够提高合金板栅的硬度和延伸率,提高析氢、析氧过电位,有利于铅酸电池各种电性能的提高。恒流腐蚀失重实验表明:增加镧元素后的稀土合金具有较好的耐腐蚀性;含镧元素稀土合金在板栅表面形成的腐蚀界面更有利于增强活性物质和板栅结合力的提高。

碳纳米管对铅酸电池负极性能影响的研究

本文研究了不同类型及不同含量的碳纳米管添加于铅酸蓄电池负极后,对极板表面形貌及电池性能的影响。实验表明,碳纳米管可促进活性物质均匀分布,并可形成有效的三维导电网络;3种碳纳米管均可提高电池性能,电池初容量最多可提高6.8%。在低温-15℃下容量最多可提高20.7%。并可有效地提高电池的容量保持率。

新型电极材料Li_5Cr_9Ti_4O_(24)的制备及其性能

采用溶胶凝胶法合成一种新型的Li_5Cr_9Ti_4O_(24)钛酸盐材料,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)、充放电测试和阻抗测试等方法研究了样品的结构和电化学性能。结果表明,Li_5Cr_9Ti_4O_(24)粒径大小约为100~200 nm,具有同LiCrTiO_4相似的晶格结构;循环伏安曲线表在1.227 V/1.772 V和1.334 V/1.761 V处出现氧化还原峰;在不同倍率下充放电时,Li_5Cr_9Ti_4O_(24)有较好的放电比容量和倍率性能,大倍率充放电曲线表明Li_5Cr_9Ti_4O_(24)材料具有很高的循环稳定性;阻抗图表明循环后的Li_5Cr_9Ti_4O_(24)材料生成SEI膜。

玻璃纤维隔板对VRLA电池的影响

参照GB/T 28535-2012《铅酸蓄电池隔板》,对3种厂家的玻璃纤维(AGM)隔板进行面密度、毛细吸酸高度、拉伸强度、加压吸酸量、最大孔径、孔率、折合强度和厚度测试。采用SEM对隔板进行形貌观察;用隔板纸测试仪测试隔板的加酸湿弹性;将隔板组装成实验电池,进行100%DOD的充放电测试。在40 k Pa的低装配压力下,A隔板(面密度、折合强度和拉伸强度较低)的电池循环性能最好,循环350次,容量无衰减,但是初容量较低;在70 k Pa的高装配压力下,添加有机丝的C隔板(面密度、折合强度和拉伸强度较高)湿回弹性能最好,电池循环寿命最佳,320次循环后容量无衰减。

活性炭结构特性对铅炭电池性能的影响

本文通过采用BET、激光粒度分布仪测试了多种活性炭的比表面积、孔体积、粒径,并用XRD、SEM进行形貌观察与结构表征,将具有不同结构特征的活性炭分别添加到铅炭负极中进行电池性能测试。结果表明,低比表面积活性炭电池的性能优于高比表面积活性炭电池的。