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高性能磷酸锰锂正极材料的研究进展
被引量：
5
1
作者
李俊豪
冯斯桐
+4 位作者
张圣洁
郑育英
徐建波
党岱
刘全兵
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第17期2854-2861,共8页
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优点,被广泛应用于电子产品、电动交通、储能等多个领域,很大程度上改善了现代人类生活。磷酸铁锂(LiFePO 4)作为锂离子电池正极材料具有安全性高、循环性能好、热稳定性好等优点,...
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优点,被广泛应用于电子产品、电动交通、储能等多个领域,很大程度上改善了现代人类生活。磷酸铁锂(LiFePO 4)作为锂离子电池正极材料具有安全性高、循环性能好、热稳定性好等优点,被广泛应用于锂离子动力电池,但它的低能量密度偏低,制约着其进一步发展和应用。磷酸锰锂(LiMnPO 4)具有与LiFePO 4相似的高安全性和稳定性,其理论能量密度相比于后者要高出21%,被认为是最有潜力的下一代锂离子动力电池正极材料。然而,橄榄石结构的LiMnPO 4仍存在一些固有缺陷制约着其发展和应用。表现在以下几个方面:(1)材料的离子电导率和电子电导率都非常低,导致材料的容量难以发挥;(2)LiMnPO 4与电解质会发生副反应,生成产物Li 4P 2O 7等,随着材料充放电次数的增加,LiMnPO 4会逐渐失去活性;(3)脱锂后形成的磷酸锰(MnPO 4)会受到Jahn-Teller效应影响,晶体结构从八面体变成立方相,压缩锂脱嵌通道,造成结构上的不可逆变化;(4)部分锰离子发生歧化反应溶解在电解液中,导致材料循环性能变差。针对材料存在的问题,为提高其电化学性能,研究者们在材料的制备和改性方面不断进行尝试,并取得了丰硕成果,体现在以下四个方面:(1)纳米化,缩短锂离子的固态扩散路径,增大电极反应面积,从而提高材料的宏观锂离子电导率;(2)晶面选控,增大锂离子快速迁移的晶面面积,从而提高材料的微观锂离子电导率;(3)体相掺杂,通过掺杂原子的原位取代或形成固溶体来稳定晶体结构,提高离子/电子电导率,从而提高材料的循环和倍率性能;(4)表面包覆,通过在材料表面复合导电碳、金属氧化物层等,提高材料的离子/电子电导率,阻止LiMnPO 4与电解液直接接触。目前,LiMnPO 4已经由起初的几乎发挥不出来克容量,发展成在低倍率下克容量可接近理论值。本文归纳了高性能LiMnPO 4制备与改性的研究进展,分别从材料的结构、表界面性质、电极反应动力学方面分析了提高材料性能的途径。最后,笔者认为在材料进行元素掺杂和纳米化的基础上进行晶面选控和表面包覆改性是最大限度发挥材料性能的有效途径,从而推动其商业化进程。
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关键词
锂离子电池
磷酸锰锂
纳米化
晶面选控
体相掺杂
表面包覆
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职称材料
实度对垂直轴风轮功率系数影响的数值模拟分析
被引量：
2
2
作者
陈宇明
傅秀聪
+3 位作者
张骏升
欧宝星
吴池力
赵汝恒
《新能源进展》
2017年第6期409-416,共8页
垂直轴风轮是风能转换的主要设备之一,CFD方法是对其复杂绕流场进行数值模拟的有效手段。实度是影响垂直轴风轮性能的主要参数之一,由叶片数、翼型弦长及转子半径三个参数共同决定。为研究不同参数组合工况下垂直轴风轮的气动力学行为,...
垂直轴风轮是风能转换的主要设备之一,CFD方法是对其复杂绕流场进行数值模拟的有效手段。实度是影响垂直轴风轮性能的主要参数之一,由叶片数、翼型弦长及转子半径三个参数共同决定。为研究不同参数组合工况下垂直轴风轮的气动力学行为,采用SST-DDES方法对垂直轴风轮二维模型进行了数值模拟,并与已有研究结果对比分析,评估了SST-DDES预测垂直轴风轮气动性能的准确性。其次,对模拟结果有关键影响的计算域、网格精度以及时间步长进行了无关性研究,减少计算资源消耗并增进数值模拟的可靠性。最后,对多组不同实度的工况进行数值模拟,得到每种工况下功率系数与尖速比的关系曲线。结果表明,风轮实度在0.2~0.5之间时其功率系数峰值最大;两叶片风轮比多叶片风轮具有更高的功率系数峰值和更宽的有效尖速比范围;增大风轮的半径可显著提高风轮的功率峰值系数;风轮实度及半径一定时,不同叶片数和弦长组合具有相似的功率系数曲线。
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关键词
实度
垂直轴风轮
数值模拟
风能
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职称材料
题名
高性能磷酸锰锂正极材料的研究进展
被引量：
5
1
作者
李俊豪
冯斯桐
张圣洁
郑育英
徐建波
党岱
刘全兵
机构
广东工业
大学
轻工化工学院
香港科技大学机械及航空航天工程学系
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第17期2854-2861,共8页
基金
国家自然科学基金青年项目(21606050)
珠江科技新星项目(201806010039)
广东省普通高校特色创新项目(2017KTSCX055)~~
文摘
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优点,被广泛应用于电子产品、电动交通、储能等多个领域,很大程度上改善了现代人类生活。磷酸铁锂(LiFePO 4)作为锂离子电池正极材料具有安全性高、循环性能好、热稳定性好等优点,被广泛应用于锂离子动力电池,但它的低能量密度偏低,制约着其进一步发展和应用。磷酸锰锂(LiMnPO 4)具有与LiFePO 4相似的高安全性和稳定性,其理论能量密度相比于后者要高出21%,被认为是最有潜力的下一代锂离子动力电池正极材料。然而,橄榄石结构的LiMnPO 4仍存在一些固有缺陷制约着其发展和应用。表现在以下几个方面:(1)材料的离子电导率和电子电导率都非常低,导致材料的容量难以发挥;(2)LiMnPO 4与电解质会发生副反应,生成产物Li 4P 2O 7等,随着材料充放电次数的增加,LiMnPO 4会逐渐失去活性;(3)脱锂后形成的磷酸锰(MnPO 4)会受到Jahn-Teller效应影响,晶体结构从八面体变成立方相,压缩锂脱嵌通道,造成结构上的不可逆变化;(4)部分锰离子发生歧化反应溶解在电解液中,导致材料循环性能变差。针对材料存在的问题,为提高其电化学性能,研究者们在材料的制备和改性方面不断进行尝试,并取得了丰硕成果,体现在以下四个方面:(1)纳米化,缩短锂离子的固态扩散路径,增大电极反应面积,从而提高材料的宏观锂离子电导率;(2)晶面选控,增大锂离子快速迁移的晶面面积,从而提高材料的微观锂离子电导率;(3)体相掺杂,通过掺杂原子的原位取代或形成固溶体来稳定晶体结构,提高离子/电子电导率,从而提高材料的循环和倍率性能;(4)表面包覆,通过在材料表面复合导电碳、金属氧化物层等,提高材料的离子/电子电导率,阻止LiMnPO 4与电解液直接接触。目前,LiMnPO 4已经由起初的几乎发挥不出来克容量,发展成在低倍率下克容量可接近理论值。本文归纳了高性能LiMnPO 4制备与改性的研究进展,分别从材料的结构、表界面性质、电极反应动力学方面分析了提高材料性能的途径。最后,笔者认为在材料进行元素掺杂和纳米化的基础上进行晶面选控和表面包覆改性是最大限度发挥材料性能的有效途径,从而推动其商业化进程。
关键词
锂离子电池
磷酸锰锂
纳米化
晶面选控
体相掺杂
表面包覆
Keywords
lithium-ion battery
lithium manganese phosphate
nanocrystallization
crystal surface control
body-doping
surface coating
分类号
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
实度对垂直轴风轮功率系数影响的数值模拟分析
被引量：
2
2
作者
陈宇明
傅秀聪
张骏升
欧宝星
吴池力
赵汝恒
机构
广州市
香港
科大霍英东研究院
香港科技大学机械及航空航天工程学系
出处
《新能源进展》
2017年第6期409-416,共8页
基金
广东省自然科学基金项目(2014A030310440)
广州市科技计划项目(201508030030)
广州市南沙区科技计划项目(2016KF019)
文摘
垂直轴风轮是风能转换的主要设备之一,CFD方法是对其复杂绕流场进行数值模拟的有效手段。实度是影响垂直轴风轮性能的主要参数之一,由叶片数、翼型弦长及转子半径三个参数共同决定。为研究不同参数组合工况下垂直轴风轮的气动力学行为,采用SST-DDES方法对垂直轴风轮二维模型进行了数值模拟,并与已有研究结果对比分析,评估了SST-DDES预测垂直轴风轮气动性能的准确性。其次,对模拟结果有关键影响的计算域、网格精度以及时间步长进行了无关性研究,减少计算资源消耗并增进数值模拟的可靠性。最后,对多组不同实度的工况进行数值模拟,得到每种工况下功率系数与尖速比的关系曲线。结果表明,风轮实度在0.2~0.5之间时其功率系数峰值最大;两叶片风轮比多叶片风轮具有更高的功率系数峰值和更宽的有效尖速比范围;增大风轮的半径可显著提高风轮的功率峰值系数;风轮实度及半径一定时,不同叶片数和弦长组合具有相似的功率系数曲线。
关键词
实度
垂直轴风轮
数值模拟
风能
Keywords
solidity
vertical axis wind turbine
numerical simulation
wind energy
分类号
TK89 [动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高性能磷酸锰锂正极材料的研究进展
李俊豪
冯斯桐
张圣洁
郑育英
徐建波
党岱
刘全兵
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
5
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职称材料
2
实度对垂直轴风轮功率系数影响的数值模拟分析
陈宇明
傅秀聪
张骏升
欧宝星
吴池力
赵汝恒
《新能源进展》
2017
2
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职称材料
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