金属有机骨架材料在金属锂电池界面的应用

金属锂电池是下一代高能量密度电池体系的代表。然而,高比能金属锂电池的发展受到界面诸多问题的限制,如:金属锂负极枝晶生长、隔膜界面兼容性、正极界面不稳定等,影响了金属锂电池的界面传质传荷过程,并导致金属锂界面环境恶化、电池的容量衰减、安全性能下降等问题。金属有机骨架(MOF)是一种具有稳定多孔结构的有机无机杂化材料,近年来在高比能金属锂电池领域受到广泛关注。其多孔结构与开放的金属位点(OMs)提供了优异的离子电导率,稳定的空间结构提供了较高的机械强度,多样的官能团与金属节点带来丰富的功能性。本文分析了金属锂电池界面的主要挑战,结合金属锂界面的成核模型,总结了MOF及其衍生材料在解决锂金属负极界面、隔膜界面、以及正负极界面稳定性相互作用等方面的研究进展和作用机理,为解决高比能金属锂电池界面失稳问题提供了解决途径,并展望了MOF基材料的设计与发展方向。

流域农业面源污染控制模拟优化系统的软件实现

针对当前国内治理流域农业面源污染信息约束的实际情况,设计一种更加适应我国国情的流域农业面源污染控制模拟优化系统,由于涉及数据量大、模拟与优化过程复杂且模型参数率定与验证需要多次循环,所以手动计算是一个庞大而繁杂的工作且容易出现错误,为使整个模拟与优化过程更为精确和简易快捷,将整个数据库、模拟和优化过程通过计算机实现流域农业面源污染控制模拟优化系统的软件,并选取阿什河流域为案例具体讲述软件的操作流程。该软件能够成功模拟国内流域农业面源污染实际情况,为制定流域农业面源污染的优化策略提供软件支持,对流域农业面源污染的控制具有重要意义。

锂离子电池安全检测传感器研究进展

近年来,由于热失控引发的锂离子电池安全事故频繁发生,严重影响了新能源汽车运行安全,作为保障车辆运行安全的有效手段,对电池系统进行安全检测尤为重要。为提高锂离子电池的性能、延长循环寿命,减少热失控安全事故的发生,需要利用传感器技术对电池工作状态进行实时监控和检测。根据电池正常和异常工作状态下各物理量的变化,常用的安全检测信号有应力应变、温度以及特征气体等。目前,用于检测上述信号的安全检测传感器在电池状态检测方面已得到了广泛的应用。然而,传统的传感器存在着体积大、灵敏度低、不耐电解液腐蚀等问题。对新型光纤布拉格光栅传感器、柔性薄膜传感器以及半导体式气体传感器的工作原理进行概述,总结了上述3种传感器在锂离子电池应力应变、温度和气体检测的应用现状,并从稳定性以及灵敏度等角度指出当前研究的不足,如光纤布拉格光栅传感器电池体系适用性差,插入式薄膜传感器影响电池性能,半导体气体传感器精度和寿命低等问题。如何以经济、安全和实用的方式将传感器安装到电芯中,减轻实际应用中传感器对电池循环性能的影响以及提高传感器信号传递的稳定性、精度、灵敏度,是锂离子电池安全传感器开发面临的挑战,仍然需要在传感器、电池设计等方面开展大量实验研究。

高镍三元锂离子电池衰减机制研究展望

磷酸铁锂(LFP)和锰酸锂(LMO)为正极材料的锂离子电池早已被系统研究并广泛应用于市场.随着纯电动汽车、混合动力汽车等高速发展,人们对续航里程有更高的追求,而LFP和LMO二者的比能量仅在100~150 Wh/kg,难以维持远距离的使用需求,具有高比能量的高镍三元锂离子电池能很好满足上述要求.然而,高镍三元电池的容量衰减较快、安全性问题等有待进一步研究,使其更好地应用于新能源汽车领域.本研究重点聚焦高镍三元锂离子电池性能衰减机制研究,分别从高镍三元锂离子电池的三大要素正极、负极和电解液入手,探究其根本的衰减原理,找到制约高镍三元锂离子电池发展的主要因素,以便于通过高镍材料掺杂修饰、表面包覆等改性策略,促进高镍三元锂离子电池的进一步发展.