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结构储能碳纤维复合材料设计及其在无人机上的应用
被引量：
6
1
作者
王朝阳
杨向涛
+4 位作者
徐祥博
张金纳
朱世杰
吴海宏
仝立勇
《航空制造技术》
2020年第18期84-90,101,共8页
随着航空航天领域的迅速发展以及世界各国低空领域不断开放,各种无人机应用显著增多,空中环境污染问题也随之而来,各国清洁天空计划不断推进。与此同时人们对无人机本身的属性要求也越来越高,对复合材料应用提出了新的挑战。将储能电芯...
随着航空航天领域的迅速发展以及世界各国低空领域不断开放,各种无人机应用显著增多,空中环境污染问题也随之而来,各国清洁天空计划不断推进。与此同时人们对无人机本身的属性要求也越来越高,对复合材料应用提出了新的挑战。将储能电芯和超薄碳纤维复合材料相复合,制备了储能、承载一体化的结构储能碳纤维复合材料(Structural energy storage carbon fiber composite,SESCFC),对其空载和受载条件下的电化学性能进行了测试;并将其集成在自主设计的无人机机翼上,对集成后无人机的重量和续航里程进行了分析比较。结果表明:当充放电电流为0.1A时,SESCFC能量密度达到了13.2W·h/kg,功率密度达到了119.6W/kg;在1200N的载荷作用下,由于电芯正负极片间距变小,SESCFC的能量密度提高到了14.5W·h/kg。集成SESCFC后的无人机较锂电池无人机的自重减少37.5%,续航里程增加了20%;较集成太阳能电池板的无人机自重减少近20%。研究结果对于碳纤维复合材料结构-功能一体化设计及其在无人机设计中的应用具有指导意义和应用价值。
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关键词
碳纤维复合材料
结构储能
充放电测试
储能机翼
无人机
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职称材料
超薄碳纤维复合材料结构电池制备及其性能评价
被引量：
2
2
作者
杨向涛
王朝阳
+4 位作者
张金纳
朱世杰
郭海伟
吴海宏
仝立勇
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2021年第7期39-47,共9页
智能系统、无人驾驶等现代交通的不断发展,对传统电池的轻量化、安全性、有效负载和循环寿命都提出了新的挑战。本文利用活性炭、介孔碳以及将两者按50%比例混合制备了三种不同的碳材料电极片,对其进行了微观形貌和电化学性能对比分析...
智能系统、无人驾驶等现代交通的不断发展,对传统电池的轻量化、安全性、有效负载和循环寿命都提出了新的挑战。本文利用活性炭、介孔碳以及将两者按50%比例混合制备了三种不同的碳材料电极片,对其进行了微观形貌和电化学性能对比分析。选取性能最优的电极片与超薄碳纤维预浸料集成制备了结构电池,并采用万能试验机对其进行了拉伸、压缩、弯曲测试。实验结果表明:活性炭和介孔碳混杂制成的电极片具有更有利于离子迁移的表面形貌,用其制成的结构电池具有良好的充放电特性。在受载条件下,拉伸测试单位质量载荷小于240 kN/kg时,比电容和能量密度数据波动在15%以下;压缩测试单位质量载荷达到58 kN/kg时,比电容和能量密度提高了39.5%;弯曲测试单位质量载荷为16 kN/kg时,比电容和能量密度提高了12%。超薄碳纤维复合材料结构电池作为一种储能复合材料,在提高结构电池性能和系统轻量化方面具有巨大潜力。
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关键词
结构电池
结构功能一体化
超薄碳纤维复合材料
服役性能测试
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职称材料
题名
结构储能碳纤维复合材料设计及其在无人机上的应用
被引量：
6
1
作者
王朝阳
杨向涛
徐祥博
张金纳
朱世杰
吴海宏
仝立勇
机构
河南工业
大学
碳纤维复合材料国际合作试验室
郑州仿弦新材料科技有限公司
悉尼大学航空机电学院
出处
《航空制造技术》
2020年第18期84-90,101,共8页
文摘
随着航空航天领域的迅速发展以及世界各国低空领域不断开放,各种无人机应用显著增多,空中环境污染问题也随之而来,各国清洁天空计划不断推进。与此同时人们对无人机本身的属性要求也越来越高,对复合材料应用提出了新的挑战。将储能电芯和超薄碳纤维复合材料相复合,制备了储能、承载一体化的结构储能碳纤维复合材料(Structural energy storage carbon fiber composite,SESCFC),对其空载和受载条件下的电化学性能进行了测试;并将其集成在自主设计的无人机机翼上,对集成后无人机的重量和续航里程进行了分析比较。结果表明:当充放电电流为0.1A时,SESCFC能量密度达到了13.2W·h/kg,功率密度达到了119.6W/kg;在1200N的载荷作用下,由于电芯正负极片间距变小,SESCFC的能量密度提高到了14.5W·h/kg。集成SESCFC后的无人机较锂电池无人机的自重减少37.5%,续航里程增加了20%;较集成太阳能电池板的无人机自重减少近20%。研究结果对于碳纤维复合材料结构-功能一体化设计及其在无人机设计中的应用具有指导意义和应用价值。
关键词
碳纤维复合材料
结构储能
充放电测试
储能机翼
无人机
Keywords
Carbon fiber composite
Structural energy storage
Charge and discharge test
Energy storage wing
Drone
分类号
V214.8 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V279 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
超薄碳纤维复合材料结构电池制备及其性能评价
被引量：
2
2
作者
杨向涛
王朝阳
张金纳
朱世杰
郭海伟
吴海宏
仝立勇
机构
河南工业
大学
碳纤维复合材料国际合作实验室
悉尼大学航空机电学院
郑州仿弦新材料科技有限公司
出处
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2021年第7期39-47,共9页
基金
国家自然科学基金委-河南省联合基金重点项目(U1604253)
国家重点研发计划(2016YFB0101602)。
文摘
智能系统、无人驾驶等现代交通的不断发展,对传统电池的轻量化、安全性、有效负载和循环寿命都提出了新的挑战。本文利用活性炭、介孔碳以及将两者按50%比例混合制备了三种不同的碳材料电极片,对其进行了微观形貌和电化学性能对比分析。选取性能最优的电极片与超薄碳纤维预浸料集成制备了结构电池,并采用万能试验机对其进行了拉伸、压缩、弯曲测试。实验结果表明:活性炭和介孔碳混杂制成的电极片具有更有利于离子迁移的表面形貌,用其制成的结构电池具有良好的充放电特性。在受载条件下,拉伸测试单位质量载荷小于240 kN/kg时,比电容和能量密度数据波动在15%以下;压缩测试单位质量载荷达到58 kN/kg时,比电容和能量密度提高了39.5%;弯曲测试单位质量载荷为16 kN/kg时,比电容和能量密度提高了12%。超薄碳纤维复合材料结构电池作为一种储能复合材料,在提高结构电池性能和系统轻量化方面具有巨大潜力。
关键词
结构电池
结构功能一体化
超薄碳纤维复合材料
服役性能测试
Keywords
structural battery
integration of structure and function
ultrathin carbon fiber composite materials
service performance test
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
结构储能碳纤维复合材料设计及其在无人机上的应用
王朝阳
杨向涛
徐祥博
张金纳
朱世杰
吴海宏
仝立勇
《航空制造技术》
2020
6
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下载PDF
职称材料
2
超薄碳纤维复合材料结构电池制备及其性能评价
杨向涛
王朝阳
张金纳
朱世杰
郭海伟
吴海宏
仝立勇
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2021
2
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职称材料
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