基于MPA-DKF的单液流锌镍电池荷电状态估计

基于单液流锌镍电池二阶RC等效电路模型,采用双卡尔曼滤波算法(DKF)联合估计该电池荷电状态(SOC)及欧姆内阻参数,以降低电池模型参数时变对SOC估计精度的影响。同时,考虑噪声统计特性(过程噪声协方差、量测噪声协方差)及状态误差协方差初值对DKF算法估计性能的影响,提出采用海洋捕食者优化(MPA)算法对其进行寻优以更好地发挥DKF算法的估计性能。仿真结果表明,所提出的MPA-DKF算法相较于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法及DKF算法在估算单液流锌镍电池SOC时具有更高的估算精度及更强的鲁棒性,其最大估算误差不超过1%,且在SOC初值错误的情况下仍能快速修正至准确值附近。

基于三维导电膜的锌镍电池及其在智能门锁上的应用

锌镍电池是非常有发展前景的绿色储能技术,然而,由于锌负极形变、枝晶生长、钝化、严重的副反应等问题,影响了锌镍电池的大规模应用。本工作采用氧化还原石墨烯(rGO)、科琴黑(KB)和碳导电膜(CCF),通过喷涂技术制备了具有三维导电网络的CCF@KB-rGO膜,采用该三维导电膜的AA型锌镍电池展现出良好的电化学性能。超支化KB和层状rGO形成三维的导电网络,提高了电子和离子的传导能力,使锌镍电池具有良好的快速充电和低温放电性能,充电80%仅需要43分钟,-20℃条件下0.5 C可以放出60%以上额定容量;层状rGO有助于锌负极的均匀沉积,提高了电池的循环稳定性,经过300次循环,锌负极没有发现明显的枝晶;CCF@KB-rGO中高比表面积的KB和rGO可以吸附部分游离的电解液,抑制了锌负极溶解,同时降低了电池的自放电。采用CCF@KB-rGO的AA锌镍电池电化学性能突出,安全性好,各方面的表现均优于一次性干电池,更好地满足了智能门锁对电池性能不断提高的要求。本工作基于三维导电膜的设计有效提高了锌镍电池性能,为锌镍电池的研究提供了新的思路。

混合动力汽车用圆柱锌镍电池研究

研究了特殊集流结构的圆柱F型锌镍动力电池,按照混合动力汽车对电池性能的要求,从单体、模块、电池组不同层面对锌镍电池在混合动力汽车上的应用进行了系统的评估。设计的F型锌镍电池容量为10~13 Ah,比能量达到120 Wh/kg,正极端面集流结构使电池具有良好的倍率充放电性能,30 min可以充电至80%额定容量,10 C放电容量达到额定容量的94%,-29℃仍展现出良好的启动能力。特殊设计的锌负极外层导电膜阻止锌与钢壳直接接触,抑制副反应,提高了电池的循环稳定性,1 C循环寿命超过1200次,容量保持率在70%以上;启停循环达到20万次。过充电、过放电、外部短路、针刺情况下,电池均不起火、不爆炸。本研究为锌镍电池在混合动力汽车上的大规模应用提供了重要参考。

化学合成法制备锌镍电池负极材料锌酸钙

以摩尔比为1:2.02的Ca(OH)2和ZnO为原料,通过化学合成法制备锌酸钙。采用X射线衍射、热重分析、粒度分析、循环伏安以及模拟电池的充放电等方法,对制备的样品进行表征。研究结果表明:所制得锌酸钙样品的化学组成为Ca(OH)2.2Zn(OH)2.2H2O;样品的颗粒粒径分布均匀,平均粒径为23.18μm;以该锌酸钙为负极活性物质的模拟锌镍电池具有很高的放电平台,达到1.686 V;制得的锌酸钙的实际比容量为195.8 mA.h/g,达到了理论比容量的56.4%。

不同形貌锌酸钙的制备及其在锌镍电池中的应用研究

采用水热法合成不同形貌的锌镍电池负极材料锌酸钙。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)、倍率充放电技术等对锌酸钙材料进行表征与测试。结果表明:反应温度为50、60、70℃下制备的锌酸钙的形貌分别为四边形、不规则形、六边形,其结晶程度高;循环伏安测试结果表明,不同形貌锌酸钙均具有较好的可逆性;倍率充放电测试结果表明,水热法制备的不同形貌锌酸钙负极在0.2 C充放电循环40次后,六边形锌酸钙的循环保持率最高,达到89.7%。

电解液添加剂对密封锌镍电池的影响

对密封圆柱形锌镍电池所使用的电解液添加剂进行了研究。考查了氧化锌、柠檬酸、十六烷基三甲基溴化铵和氧化铟等电解液添加剂对锌镍电池充放电曲线、充放电过程中内阻、放电容量以及循环寿命的影响。研究结果表明,和氧化锌相比,柠檬酸、十六烷基三甲基溴化铵和氧化铟作为添加剂可明显提高锌镍电池的充放电性能;在电解液中同时添加氧化铟和氧化锌可提高电池的充放电效率和荷电保持能力,电池的循环寿命也得到提高。同时就电解液添加剂对锌镍电池性能的影响进行了分析。

有机缓蚀剂对密封锌镍电池性能的影响

为了改善密封锌镍电池的锌电极自腐蚀、钝化、锌枝晶生长等问题,提高锌镍电池的电化学性能而对锌负极中加入有机缓蚀添加剂进行了研究。考察了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)对锌镍电池充放电曲线、充放电过程中内阻以及循环寿命的影响。结果表明:有机缓蚀添加剂的加入有效地改善了锌镍电池的充放电性能,尤其同时添加两者更明显提高了电池的充放电效率和容量保持率,延长了其循环寿命。

锌镍电池研究进展

综述了新型化学电源锌镍电池的锌电极、镍电极、电解液、隔膜和有关技术的最新进展及需要解决的技术难题。锌镍电池作为动力电源将具有广泛的应用前景。

密封锌镍电池的自放电性能

研究了锌镍电池的电解液的除杂、负极集流体以及卷绕工艺等工艺因素对锌镍电池的自放电性能的影响。结果表明:电解液的除杂、负极集流体以及卷绕工艺对锌镍电池的自放电都有不同程度的影响,但导致锌镍电池自放电的因素是电池的负极卷绕工艺的不合理,采取合理的卷绕工艺可以有效地抑制锌镍电池的自放电。同时就各种因素对锌镍电池自放电性能的影响进行了分析。

锌镍电池负极X射线衍射研究

用化学方法合成了化学组成为Ca(OH)2·2Zn(OH)2·2H2O的锌酸钙,并用X射线衍射进行了证实。用机械的方法制备了氧化锌和氢氧化钡的混合物,并将锌酸钙和锌钡混合物作为锌负极活性物质,组装成模拟锌镍电池,采用X射线衍射研究了负极活性物质放电产物的物质形态变化和放电产物中各物相量的变化趋势。X射线衍射结果表明锌负极活性物质为锌酸钙时,锌负极放电产物氧化锌部分地与氢氧化钙复合成锌酸钙。锌负极活性物质为氧化锌和氢氧化钡混合物时,氢氧化钡与溶于电解液中的二氧化碳复合成碳酸钡,氧化锌不能与氢氧化钡复合,很快溶于碱性电解液中。

锌镍电池

锌镍电池的制造与应用已有多年历史。近年来,锌镍电池的性能有了较大的改善。本文针对锌镍电池使用中出现的一些问题,概述了解决这些问题的多种技术。指出锌镍电池具有良好的推广应用前景。

镍铝层状双氢氧化物正极锌镍电池充放电性能

在化学共沉淀法的基础上采用喷涂技术制备镍铝层状双氢氧化物,对产物进行了结构表征和物理性能测试,并用作正极活性物质制备锌镍实验电池,考察了电池的充放电性能。结果表明,合成样品晶型结构为单一a相,颗粒形貌呈不规则角块状,比表面积达到14.1m2/g,平均粒径为18.38mm。与球形b-Ni(OH)2正极锌镍电池相比,实验电池的循环稳定性、放电容量和电压平台均有明显提高,1C倍率充放电120次循环平均比容量达到287.4mAh/g,放电中值电压达到1.688V。

金属粉末添加剂对锌镍电池正极性能的影响

通过物理添加方式向锌镍电池正极活性物质氢氧化镍[Ni(OH)_2]中混入银粉、铜粉和钴粉等金属粉末。用极化曲线、电化学性能测试和SEM分析对试样进行研究。银粉对镍电极性能的提升作用好于铜粉;银粉和钴粉能提高电极的耐腐蚀性能,且添加钴粉的镍电极在6 mol/L KOH+10 g/L LiOH溶液中的缓蚀效率最高,铜粉会加速电极腐蚀。综合考虑,添加钴粉的镍电极性能最优,适宜的添加量为5%。该电极以0.2 C充放电(充电6 h,放电至1.2 V),前30次循环的循环保持率为89%,最大放电比容量为247.7 mAh/g。

锌镍电池新进展

综述了锌镍电池近期的发展 ,主要研究包括锌电极、镍电极、电解液、隔膜及相关技术。锌电极 :添加Ca (OH) 2 和金属氧化物 (PbO、Bi2 O3 、CdO、Ga2 O3 和Tl2 O3 ) ;渗入Pb2 + 或Ta、Cd。镍电极 :含有Ni(OH) 2 、Ca(OH) 2 和Zn(OH2 ) ;由球状氢氧化镍与粉状氢氧化镍混合而成 ;Ni(OH) 2 颗粒含有Zn ,并用Cd覆盖在镀镍纤维基底上填充活性物质。电解液 :添加硼酸盐、磷酸盐 ;加入Li+ 和SiO2 -2 。隔膜 :无纺尼龙布 ,无纺聚乙烯纤维膜 ,无纺尼龙布和微孔聚丙烯。相关技术 :增添催化复合装置 ;采用碱性固态电解质。近年来 ,锌镍电池的性能有了明显的提高 ,并进入了生产和实用阶段。

密封锌镍电池发展评述

简述了锌镍电池的发展历史和锌镍电池的优缺点。评述了目前国际上密封锌镍电池的研究工作。讨论了抑制锌镍电池的锌电极在循环过程中的变形问题。论述了在正负极间插入多孔薄镍网片抑制锌枝晶生长的原理 ,并认为这是提高锌镍电池循环寿命的有效方法 ;同时应尽可能消除锌电极自放电产生的氢气和防止镍电极在充放电过程中发生膨胀。讨论了充电方法 ,认为采用脉冲电流充电可抑制锌电极产生枝晶 。

电解液无机添加剂对密封锌镍电池的影响

对密封圆柱型锌镍电池所使用的电解液无机添加剂进行了研究。考察了氟化钾、四硼酸钠、磷酸氢二钠、亚硫酸钠等不同电解液无机添加剂对锌镍电池充放电曲线、充放电过程中内阻以及循环寿命的影响。结果表明:和添加氟化钾相比,亚硫酸钠、四硼酸钠和磷酸氢二钠作为添加剂可明显提高锌镍电池的充放电性能,尤其是在电解液中同时添加适量磷酸氢二钠和亚硫酸钠可明显提高电池的充放电效率和容量保持率,电池的循环寿命大大提高。

锌镍电池在储能技术领域中的应用及展望

本文介绍了近几年电力储能在全球储能领域的现况及电力储能在现有储能系统中的应用规模。针对目前较成熟的电化学储能电池进行了分析,着重分析了锌镍电池的特点,首先对锌镍电池的低温放电性能、寿命、大电流充放等性能进行了阐述,模拟储能系统充放电实验的结果表明锌镍电池具有循环寿命长和充放电效率高等特点。其次对单液流锌镍电池的工作原理进行了介绍,就目前单液流锌镍电池的各个型号的中试产品以及50 kW·h储能系统进行了总结和讨论,分析表明锌镍电池作为一种新型的蓄电池,其循环寿命长、安全性能好、制造和维护成本较低,随着近几年新材料的发展,锰正极的锌基电池实验成功,促进了锌空气电池、锌铁电池等系列锌基电池的研发,锌镍电池未来在储能市场将会大放异彩。

改进WOA的单液流锌镍电池充电策略

采用改进的鲸鱼优化算法(WOA)优化充电电流,实现对单液流锌镍电池的充电控制。采用脉冲电流对电池进行充电实验,建立Thevenin等效电路模型并进行参数辨识,运用扩展卡尔曼滤波(EKF)实现荷电状态(SOC)估算。构建的单液流锌镍电池充电时间-能耗模型,以缩短充电时间、降低能量损耗为目标,采用权重系数将时间-能耗的双目标模型转换为单目标模型;将0~95%的SOC分为19个阶段,并设置相对应的充电电流值,使用改进WOA优化19个电流值,求出最优的充电时间与能耗。在单液流锌镍电池充电过程中,用改进的WOA对电流优化后,与0.5 C恒流充电方法相比,能耗减少了1.58%、时间缩短了2.27%。

锌镍电池负极放电产物X射线衍射研究

用化学方法合成了化学组成为Ca(OH)2·2Zn(OH)2·2H2O的锌酸钙,并用X射线衍射进行了证实。用机械的方法制备了氧化锌和氢氧化钡的混合物,并将锌酸钙和锌钡混合物作为锌负极活性物质,组装成模拟锌镍电池,采用X射线衍射研究了负极活性物质放电产物的物质形态变化和放电产物中各物相量的变化趋势。实验结果表明:锌负极活性物质为锌酸钙时,锌负极放电产物氧化锌部分地与氢氧化钙复合成锌酸钙。锌负极活性物质为氧化锌和氢氧化钡混合物时,氢氧化钡与溶于电解液中的二氧化碳复合成碳酸钡,氧化锌不能与氢氧化钡复合,很快溶于碱性电解液中。

锌镍电池、羟基氧化镍及电极添加剂

简要介绍了锌镍电池的构造和工作原理,以及羟基氧化镍正极材料的制备方法;讨论了锌镍电池正极添加剂、负极添加剂的种类、作用机制及其对电池性能的影响;扼要阐述了锌镍电池存在的主要问题及研究发展方向。