锂离子电池塑料-金属复合集流体的特性及制备研究进展

塑料-金属聚合物复合集流体(metallized plastic current collector,MPCC)通过减厚、减重可大幅提高电池的能量密度,且因聚合物自身绝缘、受热收缩、熔融等特性可提高电池的安全性,因此吸引了产业界研究者的诸多关注。了解聚合物基底和MPCC的特性及制备方法有利于高质量MPCC的研发,同时可促进高能量密度、高安全电池的发展,因此本文着重介绍了常用和亟待开发的聚合物的特性,阐明了目前市场生产的高质量PET、PP基复合集流体虽已应用于锂离子电池,但面临着各种挑战,例如PET的溶胀溶解反应,PP与金属层间的低黏结性等,并提出了相应的改进措施。此外,本文总结了聚合物表面沉积金属层的多种方法(磁控溅射、蒸镀、化学沉积和电镀等)的原理、优缺点和设备改良策略、注意事项,以期提高聚合物表面金属层的均匀性、一致性和导电率。最后,为提高MPCC在电池中的应用可行性,明确了MPCC未来研发的重点攻关问题,例如提高金属-聚合物界面黏结性,进一步提高电池安全性和导电率,并阐述了将来的发展趋势:功能化和精细化MPCC在电池中的应用。

多孔介质布膜元件对水膜除尘器除尘性能的影响

通过实验,研究了多孔介质布膜元件对水膜除尘器除尘效率的影响,讨论了进气量、用水量、气水比对除尘效率的作用效果。在此基础上,采用计算流体力学DPM模型,研究了进气量和颗粒粒径对除尘效率的影响。研究表明,在除尘实验中,采用多孔介质布膜元件可有效提高除尘效率,用水量越低,提高效果越明显;进气量和进水量对除尘效率具有显著的正向影响,但进气量的影响要大于进水量;不论是否存在多孔介质,除尘效率在气水比为21 m 3/kg达到最大值。模拟结果显示,在实验最大风量的条件下,对粒径94.55μm及以上的颗粒,具有100%的除尘效果;对于粒径68.58μm及以上的颗粒,能具有良好的除尘效率,数值可以在90%以上。

塑料膜复合集流体在锂离子电池应用中的挑战与改进措施

塑料膜复合集流体(PFCC)是一种具有金属层+塑料聚合物+金属层的类三明治结构的新型电池集流体,可以提高锂离子电池的能量密度和安全性,因此受到了电池相关研究者的广泛关注。但PFCC也为锂离子电池的应用带来很多挑战,使其产业化进程缓慢。本文总结了其带来的诸多挑战,例如,聚合物-金属间结合力弱导致在聚合物层电解液浸泡时易脱层、导电性差使其过流能力下降、聚合物层易被腐蚀等,同时对其相关机理展开了详细的阐述:部分聚合物为非极性分子,与金属层间作用力弱;聚合物自身绝缘;PET易被催化解聚及热稳定性差等缺点。针对以上不足,本文系统地归纳了PFCC在锂离子电池应用技术中的发展历程,同时明确了可以通过界面工程、材料调控、加工技术和设备优化等方法、措施对其进行改进,例如:设置焊接质量的实时监控系统,建立多功能界面强化层,设计集流体内外功能性结构等,以期为PFCC的发展奠定理论基础,并推动PFCC在锂离子电池中的应用。

无负极锂金属电池的挑战与发展

无负极锂金属电池因极高的理论容量、能量密度和低成本的优势成为学术热点。但由于铜箔的疏锂性和金属锂的高活性,导致了锂沉积/剥离不均匀,从而产生锂枝晶和锂消耗过快等诸多问题,限制了实际应用。对无负极锂金属电池的优势、挑战以及解决方案进行了全面梳理,从修饰集流体、构筑稳定固态电解质界面(SEI)膜、引入补锂技术以及优化电解液四个改进策略进行了详细论述,并讨论了负极侧影响金属锂沉积/剥离的机制、正极额外锂源的优势以及电解液对无负极锂金属电池可逆性的影响,总结了四种策略的优缺点和未来的发展方向。

基于TRNSYS的太阳能-电能互补采暖系统研究

针对我国北方农村地区冬季采暖污染严重、碳排放量大等问题,文章以沈阳市某地区典型农村单体式住宅为研究对象,综合考虑太阳能、电能,提出2套清洁供暖方案。首先对太阳能集热器的集热倾角和面积的选择进行优化,然后选取沈阳市供暖季温度较低的2天,根据天气情况分别作为晴天与阴天典型日,最后利用TRNSYS软件对供暖方案在典型日天气条件下模拟运行。结果表明在典型日天气条件下本研究提出的2种供暖方案均满足环保、室内温度适宜等采暖需求,且太阳能集热器+变频电磁采暖炉供暖方案更为节能。

增设FEP薄膜对圆孔型太阳能空气集热器性能的影响研究

针对太阳能空气集热器热量损耗比较严重、热性能较差的缺点,提出一种在圆孔型太阳能空气集热器玻璃盖板处增设FEP薄膜的方法来减少集热器的热损失。利用Fluent软件建立数学模型,研究了运行参数和物性参数对太阳能空气集热器热性能的影响,并进行了敏感性分析。结果表明:当进口流量低于60 m^(3)/h时,增设FEP薄膜后,集热器对外传热损失减小,出口温度提高。随着室外环境温度和太阳辐照强度增大,增设FEP薄膜后,集热器出口温度越来越高。降低FEP薄膜发射率,对出口温度和集热效率的提高有很大的积极作用,敏感性分析结果表明,膜的发射率对集热效率的影响程度颇大,为进一步改善膜的性能提供了数据支持。

浅谈麻石水膜除尘器防腐作业安全管理

针对一起麻石水膜除尘器防腐作业发生的火灾事故,系统辨识了除尘器内部防腐存在主要风险,并提出了针对该类型除尘器防腐作业的安全管理措施。

1MSD-1.1型残膜回收机关键部件设计与试验

地膜覆盖栽培技术在我国应用广泛,由于不易回收,我国农田土壤中累积残留地膜超过100万吨,为提高回收效率,机械回收势在必行。针对土壤耕层陈旧残膜难回收问题,设计研发1MSD-1.1型残膜回收机,该机设计有两级地膜回收机构,分别回收表层地膜和深层残膜。对关键部件及参数进行设计和计算,根据设计预期,将残膜回收机前进速度、入土深度、滚筒式地膜捡拾机构转动速度作为试验因素,表层拾净率、深层拾净率、缠膜率作为目标值,进行3因素3水平的Box-Behnken试验,后采用Design-Expert优化作业参数,得到84.97%的表层拾净率、79.06%的深层拾净率、10.32%缠膜率的作业结果,并发现入土深度过大不利于残膜回收,作业前应首先确定作业区域残膜深度分布情况,以此确定作业参数。

棉花苗期地膜回收机设计与试验

设计了一种浮动同步卷膜式棉花苗期地膜回收机。分析和确定了起膜铲、抖土辊和浮动卷膜机构等关键部件的结构参数。采用起膜铲和扁纺锤状抖土辊相结合的结构,能很好地实现膜苗、膜土分离;采用浮动同步卷膜机构能有效避免收膜作业过程中的扯膜、断膜或滞留堵塞现象。田间试验表明:机具的最佳作业速度为2～3 km/h,当苗株高度不大于30 cm时,地膜回收率不低于95.7%,伤苗率不大于2.37%,能实现一膜两行种植模式的苗期棉田地膜捡拾回收。

残膜回收机顺向脱膜机理分析与试验

脱膜作业是残膜回收的重要环节,现有机型脱膜装置存在可靠性低、脱不净等缺点,针对此问题,结合SMS-1500型秸秆粉碎还田与残膜回收联合作业机,该文提出一种基于脱膜叶片的顺向脱膜装置。通过对该装置脱膜机理进行分析,采用中心组合试验法建立起脱膜率与脱膜叶片速度、叶片长度以及叶片齿系数间的二次回归模型。对模型响应曲面分析寻优,得到顺向脱膜装置的最佳结构及作业参数。经田间试验验证,其脱膜率达到96.3%,证明了该装置优化方案的可行性,这将为相关设备的改进提供理论依据。

链条导轨式地膜回收机的设计与试验

针对马铃薯等作物收获后的残膜所造成的"白色污染"难题,改进现有残膜回收机存在的捡膜能力低、漏膜、膜土分离难、缠膜、卸膜不净等问题,提出了一种链条导轨式地膜回收方案。链条上相邻两排错位排列的捡膜齿与起膜铲合理配置,提高残膜捡拾率;分列结构的地膜托板具有漏土功能,较好实现膜土分离;托板弹簧可实现捡膜齿与托板之间的间隙大小随捡膜输送量的多少而自动调整,有效防止输送过程中的丢膜和堵塞现象,保证残膜输送到集膜箱上方;捡膜齿在环形导轨之间向后上方滑动到卸膜端时逐渐后缩至退出环形导轨而实现膜齿分离,卸膜叶轮与卸膜导轨协调配合完成卸膜作业,有效解决卸膜过程中不易脱膜和缠膜的难题;起膜机构、捡膜机构和卸膜机构固联在固定架上,通过角度调节杆来对固定架的角度进行调节实现松土起膜铲入土角度的要求。设计制作了捡膜、卸膜、集膜于一体的链条导轨式地膜回收机。试验结果表明:机器能够一次完成松土起膜、残膜捡拾输送、卸膜和残膜收集作业,马铃薯收获后的残膜捡拾回收率在92%以上。该设计较好解决了马铃薯地膜机械化回收难题,并为其他作物地膜回收机械设计提供参考。

残膜回收机弹齿式拾膜机构运动分析与试验

为了深入研究影响弹齿式拾膜机构工作性能的因素,确定弹齿式拾膜机构的最佳工作条件,对该机构运动进行了理论分析和仿真分析。利用土槽台架试验系统对影响机构拾膜率的机具行进速度、速比(弹齿轴与机具行进速度的比值)、托膜铲入土深度3个主要因素进行了正交试验,结果表明,理论分析及运动仿真与台架试验结果一致,速比的变化对机构拾膜率的影响程度大于机具行进速度和托膜铲入土深度的变化,当机具行进速度为0.7 m/s、速比为1.0、托膜铲入土深度为110 mm时,弹齿式拾膜机构的拾膜率较优。

残膜回收机起膜器的设计与试验研究

该文在分析残膜回收机具性能的基础上 ,提出对起膜机构的设计。起膜器是地膜回收机的主要工作部件之一 ,起膜器主要完成起膜作业 ,起膜是决定回收地膜效果好坏的一个重要工作环节 ,它需要完成松土起膜、翻起根茬、膜土分离等几项作业。在收膜工作过程中 ,让起膜器从膜侧边开始切入 ,一方面将地膜两边的压膜土耕松 ,并尽可能地分离地膜与土壤 ;同时 ,将根茬切断以方便收膜装置回收地膜 ,提高地膜回收率。该文对起膜器的结构进行了设计 ,并考虑了起膜器的正确安装位置 ,以适应不同作物根茬的地膜幅宽。通过试验 ,研究起膜器几何参数 (刃角δ、切土角α、翼张角β和刃长 L )和工作性能参数 (工作速度 v和耕深 h)在不同组合时的性能 ,并通过 MATL AB最优化方法确定出最佳参数。通过田间试验 ,对起膜器几何参数作适当调整 ,调整后进一步试验。性能试验结果表明 ,该起膜器具有较好的膜土分离、切除根茬和耐磨性能 ,工作性能良好。其结构简单 。

玉米苗期地膜回收机结构参数分析与试验

针对玉米收获后地膜老化碎裂、机收困难的问题,结合玉米幼苗柔韧、不易折断的特点,采用起膜轮起膜、卸膜胶带脱膜和卸膜轮收集地膜的结构方案,设计出一种玉米苗期地膜回收机。通过机构分析和试验,确定了关键部件的结构参数。起膜齿倾角θ和长度l是影响机具起膜性能的主要因素,当θ=20°、l=40 mm时,机具起膜率不低于95%,同时具有良好的通过性。田间试验表明:当玉米苗株高度不大于30 cm时,地膜收净率可达92.1%,伤苗率不大于7.2%,能实现一膜两行苗期玉米地的地膜捡拾回收。

耙齿式残膜回收机自动脱膜机构设计

针对耙齿式残膜回收机回收残膜后缺乏自动脱膜机构的现状,设计了耙齿式残膜回收机自动脱膜机构。分析平行四连杆脱膜机构的运动稳定性可靠性及脱膜顺畅性,设计液压装置进行脱膜,并在试验的基础上优化机构,对不同形式刮板进行试验及分析并最终设计适合耙齿式残膜回收机的"倒八字"型刮板。针对影响自动脱膜机构工作效率的关键部件和影响因素分析其运动及受力情况,对"倒八字"型刮板进行影响因素的响应面分析。可得齿板距、刮板角度、脱膜夹角为显著影响的因素,且影响强弱关系为齿板距>刮板角度>脱膜夹角。综合考虑后得到的最佳参数组合为齿板距2 mm、刮板角度70°、脱膜夹角60°。该研究可为相关设备的设计提供参考。

网链式花生地残膜回收机设计与试验

针对现有花生地残膜回收设备存在的漏膜、回膜、缠膜等问题,设计一种网链式花生地残膜回收机,主要工作部件包括挖掘铲、升运网链、碎土辊、双作用激振装置、集膜装置等,可一次性完成挖掘起膜、输膜、清土和集膜作业。根据升运网链的结构特性,建立其残膜支撑度与土壤通过性的数学模型,通过分析计算验证了网链结构用于残膜输送的优势;设计了可自由浮动的碎土辊,并对其工作压力进行力学分析,得出其结构参数;运用ADAMS软件对双作用激振装置进行仿真,确定其结构尺寸与振动幅度为25 mm;开发了升运角可调的二级升运网链,在完成残膜输送的同时可使黏性土块沿网链滚落,对二级升运网链的有效分离长度和升运角调节范围进行了设计;为实现高效卸膜,设计了液压驱动的集膜装置,并对液压缸参数进行了计算校核。田间试验结果表明,当机具前行速度1.0 m/s、挖掘深度100 mm、一级升运网链线速度2.0 m/s、二级升运网链线速度2.2 m/s、双作用激振装置频率10 Hz时,收膜率为91.5%,含土率为17.2%,能够满足花生地残膜回收需求。研究方法与结果可为相关装备研发提供参考。

国内残膜回收机研究的现状

简要介绍了残膜对农业生产的危害、残膜回收机研究的重要性 ,研究设计残膜回收机应考虑的一些问题及机械化收膜的工艺。同时 ,介绍了目前国内残膜回收机研究的现状、残膜回收机中的核心部件 -收膜机构的组成、种类及各组成部件的工作特性 。

1MS-Ⅱ型地膜回收机起膜铲动力性能试验分析

对起膜铲在工作中所受土壤阻力进行试验研究。根据起膜铲需要完成松土起膜、翻起根茬、膜土分离等几项作业的要求 ,寻求影响土壤阻力的因素 ,通过试验建立起膜铲几何参数和工作参数与其所受土壤阻力之间的函数关系 ,通过 Matlab最优化方法确定出最佳参数 ,进行改进设计。试验结果表明 ,改进后的起膜铲改善了残膜回收机的牵引性能 ,且有较好的膜土分离、切除根茬的效果。

残膜回收机拾膜机构研究现状及展望

拾膜机构是残膜回收机的关键部件,其机构形式与作业质量对残膜回收率的提高具有重要作用,但长期残留在农田里的残膜会给农业生产带来了严重的危害。为此,分析了国内外残膜回收机拾膜机构的发展现状,简要介绍了6种拾膜机构的结构形式及工作原理,并指出其在田间试验过程中存在的问题,为后续拾膜机构的优化与改进提供参考。

棉花秋后残膜回收与茎秆粉碎联合作业机设计

为了治理新疆地区棉花铺膜种植产生大量的残膜污染问题,设计一种棉花秋后残膜回收与茎秆粉碎联合作业机。该机主要由棉秸秆粉碎还田装置、残膜捡拾回收装置和集膜卸膜装置3个部分组成,可以一次完成残膜收膜和棉秆粉碎还田两道工序。介绍4SJ-2.0残膜回收与茎秆粉碎联合作业机的基本结构和工作原理。田间试验表明:当机具作业速度为5.5km/h,茎秆粉碎甩刀转速为1 700r/min,残膜捡拾滚筒转速为110r/min,残膜输送叶轮转速为220r/min时,作业效果最理想。