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机器学习原子间势分子动力学模拟在电化学储能材料研究中的应用进展
1
作者 林奕希 蒋雨桥 +6 位作者 冯相民 要腾宇 夏颖慧 刘振辉 郑明波 申来法 许真铭 《中国材料进展》 北大核心 2025年第4期330-348,共19页
电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动... 电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动力学模拟可以兼顾经典分子动力学模拟的计算效率和从头算分子动力学模拟的准确性。为了更好地呈现机器学习原子间势分子动力学模拟技术在电化学储能材料研究领域的应用进展和前景,重点介绍了其在固体电解质、电解液、电极/电解质(液)界面等研究领域的应用,并总结了材料领域机器学习原子间势及其分子动力学模拟所存在的挑战和机遇。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 第一性原理计算 机器学习 分子力场 电化学储能材料
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不同Ni含量NiCoAl LDH的制备及CNT/Ni0.3CoAl LDH材料的电化学性能
2
作者 唐爱菊 米常焕 陈佩佩 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1906-1916,共11页
利用水热法一步合成了不同镍、钴元素比例的镍钴铝层状氢氧化物(NiCoAl LDH),并探究了不同Ni元素含量的NiCoAl LDH的电化学性能,在Ni和Co的物质的量之比为3:7时,Ni0.3CoAl LDH具有最优电化学性能。晶格中部分Ni元素被Co元素代替有利于... 利用水热法一步合成了不同镍、钴元素比例的镍钴铝层状氢氧化物(NiCoAl LDH),并探究了不同Ni元素含量的NiCoAl LDH的电化学性能,在Ni和Co的物质的量之比为3:7时,Ni0.3CoAl LDH具有最优电化学性能。晶格中部分Ni元素被Co元素代替有利于降低氧化电势,提高材料的化学可逆性。然后通过水热法将CNT与Ni0.3CoAl LDH复合,CNT的复合提高了材料的导电性。CNT/Ni0.3CoAl LDH在1 A·g^-1的电流密度下比容量为1332 F·g^-1,电流密度为10 A·g^-1时比容量保持率为60.4%。在5 A·g^-1的电流密度下循环3000圈容量保持率为87.6%。 展开更多
关键词 碳纳米管 复合材料 水热法 电化学性能
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固体电解质界面层锂合金相的高通量筛选与界面离子输运研究
3
作者 窦智 段慧宇 +3 位作者 林奕希 夏颖慧 郑明波 许真铭 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期50-59,共10页
固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响,理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率,以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证... 固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响,理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率,以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证明是保护固态锂离子电池负极界面的有效策略。本工作通过材料数据库挖掘技术、高通量第一性原理计算和从头算分子动力学模拟对若干锂合金进行相图计算、扩散能垒计算,以评估其热力学稳定性和锂离子扩散能力,最终筛选出27种可用于LiF基人工SEI层锂离子导电相的锂合金材料。同时,对若干锂合金的晶体结构-扩散性质进行构效关系分析发现,锂合金晶体结构类型对锂离子扩散能力的影响比其元素组分更加显著,即I43d和Fm3m族群结构的锂合金具备非常优异的锂离子输运性能,而Pm3m和F43m族群结构的锂合金扩散通道狭窄,锂离子输运性能差。此外,本计算工作发现锂离子在LiF晶体中扩散迁移是极其困难的,而在LiF晶界和LiF/LiM合金界面迁移扩散阻力极小,藉此获得人工SEI界面层中锂离子输运的物理图像。 展开更多
关键词 固态电池 人工SEI界面 锂合金 第一性原理计算 界面离子扩散
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风电波动平抑的储能容量配置方法研究 被引量：43
4
作者 孙玉树 唐西胜 +3 位作者 孙晓哲 贾东强 张国伟 王平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第S1期88-97,共10页
基于储能进行风电功率波动的平抑,容量配置是关键问题。在满足风电并网波动率要求的情况下,该文开展了多种场景下的储能容量配置研究。首先,基于变时间常数的一阶滤波算法分析不同置信水平下的储能容量配置情况;然后,对比分析了一阶滤... 基于储能进行风电功率波动的平抑,容量配置是关键问题。在满足风电并网波动率要求的情况下,该文开展了多种场景下的储能容量配置研究。首先,基于变时间常数的一阶滤波算法分析不同置信水平下的储能容量配置情况;然后,对比分析了一阶滤波算法和模型预测控制算法,即不同波动平抑策略下的储能容量配置问题;再者,基于模型预测控制算法分析了风电集中式并网和分散式并网、不同风电装机容量对储能容量配置的影响,以及不同并网波动率限制对储能容量配置的约束。最后,通过算例验证了分析方法的有效性。 展开更多
关键词 风电波动平抑 储能容量配置 置信水平 模型预测控制 并网方式 装机容量 波动率限制
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基于风电波动平抑的储能配置影响因素 被引量：17
5
作者 孙玉树 张国伟 +2 位作者 唐西胜 苗福丰 王平 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3407-3416,共10页
为了更精确地分析风电波动平抑过程中储能容量配置的影响因素,在相同并网波动率要求下,采用模型预测控制（MPC）算法作为控制策略。首先,分析了不同波动率限制和波动平抑顺序的影响,从而选取合理的波动率及平抑顺序;再者,分析了不同的... 为了更精确地分析风电波动平抑过程中储能容量配置的影响因素,在相同并网波动率要求下,采用模型预测控制（MPC）算法作为控制策略。首先,分析了不同波动率限制和波动平抑顺序的影响,从而选取合理的波动率及平抑顺序;再者,分析了不同的风电采样时间尺度和储能荷电状态（SOC）的影响,从而获取可信的储能容量;最后,分析了不同幅频特性风电的影响,从而确立配置较大储能的风电类型。仿真结果表明：不同的波动率及其平抑顺序需配置不同的储能;储能配置一般与风电最大波动率和储能最大能量变化有关,且还需考虑储能的初始SOC和SOC运行范围;波动率较大且频率较低的风电一般需要配置较大的储能。 展开更多
关键词 风电波动平抑 储能配置 影响因素 波动率约束 时间尺度 储能荷电状态 风电幅频特性
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基于MPC-HHT的多类型储能协调控制策略研究 被引量：33
6
作者 孙玉树 唐西胜 +3 位作者 孙晓哲 贾东强 王平 张国伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期2580-2588,共9页
为了提高储能的技术经济性,该文应用多类型储能平抑风电功率波动。首先,应用模型预测控制算法获取风电功率波动平抑的总储能载荷。然后,利用希尔伯特黄变换获取总储能功率的主频率,进而利用一阶低通滤波算法实现能量型电池储能和功率型... 为了提高储能的技术经济性,该文应用多类型储能平抑风电功率波动。首先,应用模型预测控制算法获取风电功率波动平抑的总储能载荷。然后,利用希尔伯特黄变换获取总储能功率的主频率,进而利用一阶低通滤波算法实现能量型电池储能和功率型超级电容器储能之间的功率分配。再者,在循环寿命和经济性方面对比了多类型储能和单类型储能的优劣。最后,通过算例验证了所提多类型储能协调控制策略的有效性。 展开更多
关键词 风电波动平抑 模型预测控制 希尔伯特黄变换 储能配置
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碳包覆Ti2Nb2O9纳米片的制备及其储钠性能 被引量：9
7
作者 卢晓霞 董升阳 +2 位作者 陈志杰 吴朗源 张校刚 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第5期126-133,共8页
具有两种不同阳离子的二元金属氧化物在钠离子电池中可发生可逆的多电子反应,是一类非常具有应用前景的高容量负极材料。在本项工作中,通过离子交换法和化学剥离法得到HTiNbO5纳米片,采用水热法将其与蔗糖复合再经由后续热处理得到碳包... 具有两种不同阳离子的二元金属氧化物在钠离子电池中可发生可逆的多电子反应,是一类非常具有应用前景的高容量负极材料。在本项工作中,通过离子交换法和化学剥离法得到HTiNbO5纳米片,采用水热法将其与蔗糖复合再经由后续热处理得到碳包覆的Ti2Nb2O9纳米片材料。碳包覆的Ti2Nb2O9纳米片可用作钠离子电池的负极材料,具有更高的电子导电性和多的反应活性点以及快速的离子传输通道,在50 mA∙g^−1的电流密度下具有265.2 mAh∙g^−1的可逆容量。在0.5 A∙g^−1的大电流密度下,循环200圈之后比容量为160.9 mAh∙g^−1(容量保持率75.3%)。研究结果表明Ti2Nb2O9/C纳米片在钠离子电池中具有出色的充放电性能和循环稳定性,为钠离子电池负极材料提供了可行的新选择。 展开更多
关键词 钠离子电池 剥离 Ti2Nb2O9纳米片 碳包覆 负极材料
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军用低温起动电池发展研判 被引量：7
8
作者 明海 刘巍 +2 位作者 周洪 邱景义 曹高萍 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第4期631-635,共5页
鉴于我国幅域辽阔、气候多变,发展低温起动电池是十分迫切的军事需求。有别于常规电池,低温起动电池不仅要求在低温下可有效工作,而且必须有大电流放电能力。同时,放电的时候,其冷起动电流(CCA)、电压降、安全性等都必须达到装备的既定... 鉴于我国幅域辽阔、气候多变,发展低温起动电池是十分迫切的军事需求。有别于常规电池,低温起动电池不仅要求在低温下可有效工作,而且必须有大电流放电能力。同时,放电的时候,其冷起动电流(CCA)、电压降、安全性等都必须达到装备的既定要求,否则无法有效起动相应装备。因此,从铅酸电池、铅碳电池、锂离子电池、电容器以及上述单元组合的电源系统等方面对低温起动电池进行了论述,分析各类电池在低温起动应用方面的发展趋势以及对它们的未来发展予以初步研判。 展开更多
关键词 起动电池 低温环境 冷起动电流 电压降 高功率
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电纺纤维在锌-空气电池中的应用研究进展
9
作者 郝亚楠 谢登裕 +3 位作者 韩四林 李林林 薛建军 彭生杰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期618-626,共9页
日益严重的环境污染与能源危机成为人类社会可持续发展进程中的最大阻碍。锌-空气电池作为一类很有发展潜力的电化学储能装置,因其高能量密度和环境友好等特点在能源领域引发了广泛关注,然而空气电极中的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢... 日益严重的环境污染与能源危机成为人类社会可持续发展进程中的最大阻碍。锌-空气电池作为一类很有发展潜力的电化学储能装置,因其高能量密度和环境友好等特点在能源领域引发了广泛关注,然而空气电极中的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢,严重限制了它的商业化应用,因此当前迫切需要开发高效廉价的非贵金属双功能催化剂。静电纺丝制备的一维纳米纤维具有高孔隙率和大比表面积等优点,缩短了离子扩散距离并提供了更多的反应活性位点,有效改善了活性物质的嵌入/脱出反应动力学,在储能器件领域尤其是锌-空气电池中有广阔的应用前景。首先简要介绍了静电纺丝技术,然后探讨了电纺纤维及其自支撑结构的氧还原/析氧反应的催化反应活性,并通过经典的文献案例讨论了电纺纤维在液态和柔性固态锌-空气电池中的应用研究最新进展,最后,对基于电纺纤维催化剂的锌-空气电池应用面临的挑战和未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 静电纺丝 纳米纤维 自支撑结构 双功能电催化剂 锌-空气电池
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