基于多模型组合和EIS的锂电池SOH和RUL预测

电池健康状态(state of health, SOH)和剩余使用寿命(remaining useful life, RUL)是评价电池健康程度和剩余寿命的重要技术指标。SOH和RUL的估计是电池管理系统的重要组成部分,是实现电池管理系统智能监控和科学运营的基础。电池电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)是一种用于表征电池内部电化学过程的测试方法,它具备精度高和非侵入性损害等优点。多种研究表明,电池阻抗谱EIS与电池的SOH和RUL存在一些内在的联系,因此成为电化学领域的研究热点。基于EIS预测SOH和RUL,传统机器学习方法比较成熟,但预测精度和稳定性仍有局限,难以完全挖掘电池衰减规律。因此,需要与深度学习等方法相结合才能提高预测性能。将降维模型和多种深度学习模型引入SOH和RUL预测领域,并对模型进行有效组合,取得了很好的效果。将EIS所有频率对应的实部和虚部数据依次排列作为频率特征,首先使用主成分分析(principle component analysis, PCA)模型对EIS值进行降维,提炼出10个精炼的主成分,然后使用卷积神经网络(convolution neural network, CNN)模型提取EIS的空间特征,使用双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory, BiLSTM)模型提取EIS时间序列变化规律,使用注意力(attention)机制进一步选取EIS数据的时空特征中的重要部分,共同预测SOH和RUL。在测试数据上进行实验表明,SOH预测的均方误差(root mean square error, RMSE)达到0.146 8,RUL预测的均方误差达到2.614 5,效果均好于传统的方法。

EIS分析在防腐涂层评价中的应用

介绍了电化学阻抗谱(EIS)技术分析涂层的测试原理、试验方法、试验装置,结合实际涂层体系建立金属/涂层/溶液体系的等效电路模型。利用电化学阻抗谱技术分析实际涂层,采用非线性最小二乘法优化电化学阻抗谱数据,采用VC编程实现这一算法,并采用ORIGIN软件拟合阻抗图谱。分析表明,2号涂层的耐盐水渗透性较差,3号涂层的防腐蚀性能较好。

采用PITT与EIS技术测定锂离子电池正极材料LiFePO_4中锂离子扩散系数

采用恒电位间歇滴定法(PITT)和电化学阻抗谱技术(EIS)测定锂离子电池正极材料LiFePO4中Li+扩散系数。结果表明:随着嵌锂量的变化,锂离子的扩散系数(D Li+)先出现一个极大值,然后出现一个极小值,随后随嵌锂量的增加而增大;扩散系数在10-13 cm2/s^10-16 cm2/s数量级范围内变化;2种方法计算得到的扩散系数在数量级上相符合。

LiBOB/PC电解液形成SEI膜的过程

利用电化学交流阻抗谱(EIS),结合充放电测试,研究了双草酸硼酸锂(LiBOB)/PC电解液在NG7石墨电极表面形成SEI膜的过程和对应的电位区间。LiBOB/PC在NG7石墨电极表面形成SEI膜是一个连续的过程,在电池的首次放电过程中,1.75 V(vs.Li/Li+)放电平台对SEI膜的形成有重要的影响;首次放电至0.55 V左右,SEI膜基本形成;在0.20 V以下放电区间,SEI膜得到了较大程度的完善。

如何看EI-MS质谱图

电子轰击源质谱(EI-MS)是质谱测定中经常使用、也是提供质谱结构信息最丰富的技术之一。面对一张完全未知化合物质谱图中的任意一个峰,能马上回答出是奇质量、偶质量、奇电荷、偶电荷峰,是分子峰、碎片峰、重排峰,含奇数氮、偶数氮(包括不含氮),含碳原子、硫原子、氯原子、溴原子数目等系列质谱结构信息,是质谱结构分析的基本功。

17种酞酸酯类环境激素GC-EI-MS分析方法的建立

以17种酞酸酯类(Phthalic Acid Esters,PAEs)环境激素为目标物,选择苯甲酸苄基酯为内标物,优化了气相色谱的升温程序和质谱的离子化方式等分析条件,初步解析了PAEs和内标物的电子轰击离子源-质谱谱图,并确定了选择离子检测方式的特征碎片离子,建立了同时分析17种PAEs环境激素的GC-EI-MS SIM分析方法,并应用于水生植物海白菜样品的分析。

X80管线钢钝化膜电化学性能的EIS研究

目的研究成膜电位、温度和氯离子等对X80管线钢在1 mol/L NaHCO3/0.5 mol/L Na2CO3缓冲溶液中所形成的钝化膜的电化学性能的影响。方法利用电化学阻抗谱技术研究了X80管线钢在1 mol/L NaHCO3/0.5 mol/L Na2CO3缓冲溶液中所形成的钝化膜的电化学性能。结果随着成膜电位的增加,传递电阻R1减小,而膜电阻R2和扩散阻抗YW增加,表明膜的致密性增加;成膜温度升高,传递电阻R1、膜电容Q2和膜电阻R2减小,说明膜的致密性减小;同一温度下增加溶液中的氯离子浓度,传递电阻R1、膜电容Q2和膜电阻R2均减小;在同一氯离子浓度下升高温度,传递电阻R1、膜电容Q2和膜电阻R2均减小。结论成膜电位、成膜温度和氯离子会对钝化膜的电化学性能产生显著的影响。

基于神经网络和电化学阻抗谱的锂电池重要频率分析及电池健康状态预测

电化学阻抗图谱是电池的一种非侵入性的信息,与电池的状态、剩余寿命以及健康度之间存在内在联系。本文将电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)所有频率对应的实部和虚部数据依次排列作为频率特征,基于神经网络模型,将EIS的频率特征作为输入特征,构建了EIS与电池健康状态(state of health,SOH)之间的拟合关系,结果表明均方根误差可以达到0.7789。通过对EIS中各个频率特征的重要性进行计算,得到重要频率的赫兹取值范围,研究发现EIS高频和低频频率比较重要。通过对重要频率特征进行相关性分析,进一步得到重要频率特征为f_(61)、f_(65)和f_(91),对应的频率分别是20004.453 Hz、7835.48 Hz和17.79613 Hz。模型拟合结果表明,在预测电池SOH的模型中,基于EIS的16个最重要频率特征的模型拟合效果与全部120个频率特征的模型拟合效果相当甚至有所提升,均方根误差为0.624,为预测电池SOH时缩小EIS检测范围提供了参考。

镁合金表面磷酸盐-高锰酸盐转化膜的制备与耐蚀性能

目的在镁合金表面制备磷酸盐-高锰酸盐化学转化膜,以提高镁合金的耐蚀性能。方法以磷酸盐与高锰酸盐为转化处理液,在镁合金表面制备出化学转化膜,进而采用SEM、EDAX、XRD及电化学测试方法研究了转化温度、转化液p H值和转化时间对转化膜形貌、成分、厚度、结构和耐蚀性的影响。结果磷酸盐-高锰酸盐转化膜呈深紫色,由Mg、P、Mn和O元素组成,膜层表面存在网状裂纹,厚度为4~18μm,转化膜的耐蚀性随转化温度、p H值、转化时间的增加呈现先增加后降低的变化规律。结论磷酸盐-高锰酸盐转化膜由镁的磷酸盐组成。磷酸盐-高锰酸盐转化处理的最佳工艺条件为：转化温度40℃,转化液p H=3.5和转化时间15 min。经磷酸盐-高锰酸盐化学转化处理后,镁合金的耐蚀性能得到了明显的提高。

镁合金表面稀土铈盐转化膜的制备与耐蚀性能

目的在镁合金表面制备稀土铈盐转化膜,以改善镁合金的耐蚀性能。方法利用化学转化技术在镁合金表面制备出稀土铈盐转化膜,进而采用SEM、EDAX及电化学测试技术等系统研究铈盐浓度、添加剂含量、转化时间和转化温度对转化膜形貌、成分和耐蚀性能的影响。结果稀土铈盐转化膜呈金黄色,由Mg、Ce和O组成,表面存在网状裂纹。转化膜的耐蚀性随铈盐浓度、添加剂含量、转化温度、转化时间的增加呈现先增加后降低的变化规律。结论稀土铈盐转化膜由Mg和Ce的氢氧化物和氧化物组成。铈盐转化膜的最佳工艺条件为：Ce（NO3）3质量浓度10~15 g/L,H2O2添加含量25~50 m L/L,转化温度40℃,转化时间30 min。经稀土铈盐转化处理后,镁合金的耐蚀性能得到了明显的改善。

气相色谱-质谱联用测定氘标记卤代苯及其衍生物的同位素丰度

稳定同位素氘标记卤代苯及其衍生物是一类重要的氘标记基础试剂。以溴苯-D5为例,开发了基于气质联用的氘标记卤代苯及其衍生物同位素丰度表征方法,考查了样品配制溶剂和配制浓度对同位素丰度值的影响,在优化的测试条件下,所发展的方法具有良好精密度和准确度。最后,对上海化工研究院研制的氘标记实际样品溴苯-D5、4-硝基溴苯-D4和4,4'-二硝基二苯硫醚-D8的同位素丰度进行了测定,分别为99.6 atom%、99.5 atom%和99.1 atom%。该方法能够快速、准确、高效地测定氘标记卤代苯及其衍生物的同位素丰度。

聚苯胺纳米纤维的合成及其在环氧树脂中对Q235钢的防腐蚀性能

分别采用直接混合氧化法和界面聚合法在四种不同的无机酸体系中制备了聚苯胺纳米纤维。扫描电镜表征发现采用直接混合氧化法可以得到高品质的聚苯胺纳米纤维,且在硫酸体系中可以得到直径均匀,长度达几个微米的优异的纤维形貌;通过红外光谱和紫外光谱对聚苯胺产物进行结构表征显示所得产物为掺杂态聚苯胺。进一步,选择硫酸掺杂的聚苯胺与环氧树脂共混制备了复合涂层,电化学阻抗谱研究发现,聚苯胺的加入提高了环氧涂层对Q235钢的初始屏蔽保护效果,但浸泡后,保护效果迅速下降。

温度对N80碳钢CO2腐蚀产物膜性能的影响

用电化学阻抗谱技术研究了不同温度下N80油套管钢在饱和CO2模拟地层水中的腐蚀电化学性能,并观察了腐蚀产物膜的形貌。结果表明,中、低温条件下,温度升高,膜的致密性增加,离子在膜内的扩散过程减弱;当温度达到200℃时,扩散阻抗下降,扩散过程变得相对容易。腐蚀产物膜呈双层结构,其厚度随温度的升高而逐渐减小。去除腐蚀产物膜后的试样表面形貌显示,随着温度的升高,腐蚀坑逐渐变小,直至最后转变为均匀腐蚀;当温度达到200℃时,点蚀坑又变大,表明腐蚀有进一步加剧的迹象。

纯铝在强碱溶液中阳极溶解的电化学阻抗谱解析

依据曹楚南提出的法拉第导纳表达式,拟合了纯铝在强碱溶液中的阳极溶解过程的电化学阻抗谱,并据此提出了这一反应进行的机理.结果表明,阻抗谱中的低频容抗弧是由表面裸露的Al转变为中间产物Al(OH)ads的反应引起的,而中频感抗弧则由Al(OH)ads转变为Al(OH)3,ads的反应引起.法拉第导纳的时间常数τ1和τ2的物理意义是物种Al(ss)和Al(OH)ads在单位表面活性位上的转化时间.τ1>0和τ2>0是符合稳定性条件的,也能够满足Kramers-Kronig转化的必要条件.g1和g2是与物种Al(ss)和Al(OH)ads在电极表面的覆盖密度随电位E变化有关的参数,由g1<0可知随电位升高,纯铝表面的活性位面积减小.

气质联用技术在有机硅化合物分析中的应用

概括了气质联用(GC-MS)分析的基本原理,综述了近年来GC-MS在有机硅化合物结构鉴定和组分分析中的应用,对有机硅化合物EI质谱裂解规律进行了总结,以期为完善谱库提供帮助.

纳米氧化锌改性聚氨酯复合涂层的防腐性能

研究了添加不同颜基比(P／B)znO的聚氨酯涂料在3．5％氯化钠溶液中的电化学阻抗谱特征,提出了涂层电极在浸泡阶段对应的不同阻抗模型．结果表明,添加量为P／B=0．3的纳米复合涂层,颜料分布均匀适中,具有最佳电化学及耐盐雾性能．纳米复合涂层的抗介质渗透能力明显优于普通涂层,其原因是纳米材料独特的表面效应使其致密性有所提高．

30CrMnSiA高强钢在北京地区的大气腐蚀研究

利用失重分析、形貌观察、断面分析和电化学交流阻抗谱等研究了30CrMnSiA高强钢在北京地区大气腐蚀的动力学规律和腐蚀特征。结果表明,30CrMnSiA高强钢在北京的大气腐蚀速率经历了腐蚀初期由快到慢和腐蚀3 a后由慢到快的过程。在大气暴露1,2,3,5 a的30CrMnSiA样品中,暴露3 a的样品锈层最致密,对侵蚀性离子的阻挡作用最强,相应腐蚀速率最低;30CrMnSiA高强钢在大气腐蚀的锈层既可以生长得非常致密,也可因为过厚产生内应力,从而导致锈层破裂;3 a后,30CrMnSiA样品锈层的开裂加速了腐蚀。

盐酸浓度对热轧不锈钢酸洗板表面质量的影响

借助电化学方法、激光共聚焦显微镜和SEM等分析手段,研究了盐酸浓度对热轧铁素体不锈钢表面质量的影响作用.结果表明:在本实验条件下,随着盐酸浓度的增加,酸洗后不锈钢表面平整程度增加,但盐酸浓度过高存在较严重的晶间腐蚀现象.虽然酸洗后不锈钢的阴阳极极化曲线形状在弱极化区并没有发生太大的变化,但随着盐酸浓度的增加,不锈钢在溶液中的点蚀电位升高,并且容抗弧半径增大,表面耐蚀性增强.

阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列电极反应及阻抗研究

为使TiO2纳米管阵列电极更好地应用于太阳能电池中,采取恒压阳极氧化法在质量分数0.5%NH4F/甘油电解液中在钛基体上制备出TiO2纳米管阵列。采用XRD、SEM、电子順磁波普仪(EPR)、交流阻抗法(EIS)和循环伏安法(CV)研究TiO2纳米管阵列电极的电子传输性能及界面性质,确定各电极反应过程对应的阻抗曲线,计算得出电极的电子传输动力学参数。研究表明,TiO2纳米管阵列电极表面发生三价钛化合物转化成四价钛氧化物的氧化反应,电极电阻明显降低,加速了电极-电解液界面电子扩散速度,有利于TiO2电极表面自由羟基的产生。

黄铜管腐蚀监测传感器的研制

设计制作了用于对电厂凝汽器H70 /30黄铜管进行监测的传感器 .采用电厂实际使用过和未经使用的黄铜管制作电解池 ,用制作的传感器测量了黄铜管的电化学阻抗谱和极化阻力 .结果表明 。