人造石墨-硬碳复合负极材料的性能研究

为了改善锂离子电池的低温性能,将硬碳和石墨负极材料复合起来,制备成人造石墨-硬碳复合负极材料。采用不同比例的人造石墨-硬碳复合材料制备扣式电池并测试了其电化学性能。结果表明,硬碳∶人造石墨=3∶7比例的材料具有最优的综合性能。使用该比例复合负极制作全电池进行性能测试,结果显示该复合负极材料对锂离子电池的低温放电性能有明显的提升,并且还具备良好的倍率性能和低温循环性能。     

基于GA的车用锂离子电池电化学模型参数辨识

本文中旨在对车用锂离子电池电化学模型进行参数辨识。首先在锂离子电池平均电极模型基础上,利用均匀离散的有限差分法简化电化学模型。基于对模型特性和参数类型的分析,运用遗传算法先后对固相锂离子扩散动力学参数和模型中剩余的参数进行辨识。最终通过多倍率放电实验和NEDC循环工况实验验证了算法的有效性和参数的准确性。结果表明,算法辨识的参数可保证模型输出精度,低倍率放电时单体电压偏差在±0.03V左右。     

Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2表面酸处理改性研究

采用溶胶凝胶法制备二元富锂材料Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2。用不同浓度的H_3PO_4对二元富锂材料进行表面酸处理改性。通过电化学测试发现经浓度1%的H_3PO_4溶液处理后的材料(P_1)表现出最佳的循环性能(30周循环后放电比容量为217.4mAhg~(-1))和倍率性能(5C倍率首次放电比容量为94.0mAhg~(-1))。     

富锂材料zMnO_x·(1-z)Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的性能优化

提出厚层材料改性的概念,对比常规包覆和厚层包覆对材料性能改善的差异,通过对材料的结构、形貌及电化学性能的表征,深入分析厚层包覆Mn Ox使富锂二元材料电化学性能得到明显提高的原因。厚层包覆材料0.1Mn Ox·0.9Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的XRD图谱和HRTEM图像观察到包覆层厚度达20 nm,且包覆层中存在少量的尖晶石结构。电化学测试结果得出,厚层包覆材料具有较高的首次库伦效率(90.2%),较高的可逆容量(30周循环容量保持在265m Ahg~(-1)),同时循环其低倍率性能相比于本体材料和常规包覆材料同样有很大的提升(1C下放电比容量238m Ahg~(-1),2C下222m Ahg~(-1))。     

锂动力电池内阻影响因素的实验研究

锂动力电池内阻是衡量电动汽车用电池性能的一个重要参数。本文中研究了不同环境温度、放电倍率和放电深度下的电池内阻随循环次数而变化的规律。结果表明,电池内阻与循环次数之间呈幂指数关系。电池内阻变化率与环境温度之间近似于二次函数关系,当环境温度为20℃时,电池内阻及其随循环次数的变化率均最小;电池内阻变化率随放电倍率的增大而增大,当放电倍率为1C时,电池内阻变化率基本上不随循环次数而变化,而当放电倍率为1.5C和2C时,电池内阻变化率随循环次数增加而明显增大;放电深度为25%和50%时,电池内阻变化率随循环次数的变化曲线相近,当放电深度达到100%时,电池内阻变化率显著增大。单次循环放电中,放电深度为0~80%时,电池内阻随放电深度的变化较小,当放电深度为80%~100%时,电池内阻随放电深度的增加而急剧增加。     

锂电池纳米Si-石墨负极材料表面改性试验研究

介绍了一种对电动汽车锂离子动力电池负极材料纳米Si和石墨表面进行改性试验的研究方法,并对改性后材料的结构特征和电化学性能进行详细分析。结果表明改性后的纳米硅-石墨负极材料具有了更稳定的充放电循环性能和电化学性能,通过对不同条件下进行试验的材料进行对比分析,可以得出将NanoSi和球磨石墨分别氧化改性混合而成的复合材料,极片经300℃热处理后,循环性能十分优异,充放电100个循环后放电容量仍达553.1 mA·h/g。这为纳米硅在锂离子电池负极材料上的实际应用提供了很好的研究思路,展现了纳米硅负极锂离子动力电池在电动汽车市场上的应用前景。     

动力锂离子电池脉冲功率控制失效影响分析

为验证热管理正常工作条件下大倍率放电对动力电池的影响,在电池最佳工作温度范围,对动力电池进行高倍率充放电循环试验,分析脉冲功率控制失效对电性能及安全的影响。试验结果表明:循环测试500周后,动力电池容量出现30%衰减,在40%SOC(State of Charge,荷电状态)附近直流内阻DCR(Direct Current Internal Resistance,直流内阻)增加约8%是容量降低的直接原因,负极SEI(SolidElectrolyteInterface,固体电解质界面)膜老化及电解液浓度增加是主要机理;同时负极出现析锂,存在安全隐患,正极极片状态正常,分析与电池最佳工作温度控制有关。     

磷酸铁锂电池低温电解液开发及性能研究

本文研究了磷酸铁锂电池低温电解液的溶剂配方,确定了锂盐的浓度。通过优化溶剂配方,引入丁酸乙酯(EA)、碳酸丙烯酯(PC)等低温溶剂开发了低温电解液,提高了低温电导率并降低了电解液体系的冰点。同时制作扣式电池测试了研究了氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为低温电解液添加剂对负极半电池的影响,结果表明界面阻抗大大降低。采用10Ah全电池对低温电解液的性能进行测试,结果表明循环和倍率性能优异,-20℃@5.5C倍率放电容量保持率达46%。     

富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.6-x)Ni_(0.2)Y_xO_2(0≤x≤0.05)的电化学性能

采用草酸盐共沉淀法合成Li_(1.2)Mn_(0.6-x)Ni_(0.2)Y_xO_2(x=0,0.01,0.03,0.05)富锂正极材料,即在二元材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2中掺杂不同量的Y替代Mn,通过XRD、SEM测试,对材料的结构和形貌进行表征。在电化学性能测试中发现,改性材料Li_(1.2)Mn_(0.57)Ni_(0.2)Y_(0.03)O_2的首次放电比容量达280.1mAhg~(-1)。在充放电循环测试中,该材料的容量保持率较高,40周循环后容量保持在240.7mAhg~(-1)。而在倍率性能测试中,相比原始材料,Li_(1.2)Mn_(0.57)Ni_(0.2)Y_(0.03)O_2更是有较大的提升,在5C条件下放电比容量从29.4 mAhg~(-1)提高至89.9 mAhg~(-1)。然而该材料的首次库伦效率还有待提高。     

车用动力电池“呼吸效应”的研究

车用锂离子动力电池在充放电过程中由于电极材料中锂离子的脱出和嵌入而产生的"呼吸效应"受电池材料、环境温度和充放电倍率等的影响较大,且与电池的健康状态有密切关系。本文中为一款车用锂离子电池设计并制造了电池厚度的测试装置,用来研究电池在不同倍率、不同温度下的"呼吸效应"。结果表明,倍率越大,温度越低,则电池的"呼吸效应"越弱。     

高负荷活塞材料性能改善的试验研究

分析了活塞工作压力与工作温度对活塞失效的影响,阐述了活塞燃烧室喉口部位失效模式(机械失效与热机械失效)及失效机理。对普通铸造活塞和局部重熔活塞进行了对比试验研究,从显微组织方面进行了破坏机理的对比分析,指出局部重熔处理工艺可细化材料的微观结构颗粒,降低了材料对微观塑性变形开裂的敏感性,延长柴油机活塞的使用寿命。     

饱和软土三轴剪切特性与微观结构关系试验

天然土体均具有一定的物质组成和内部结构,因而表现出不同的工程特性。为探求软土在剪切变形过程中微观结构的演化规律,研究土体的宏观物理力学性质与微观结构之间的相互关系,对珠江三角洲饱和软土进行真三轴剪切试验和核磁共振试验,获取不同剪切速率条件下不同应变阶段的软土力学响应特征和孔隙微观结构参数。试验结果表明：三轴试验前后软土的孔径均主要集中在1～20 μm区间,经三轴剪切试验后软土的微观结构及其参数均发生了不同程度的变化,如平均孔隙半径减小,孔隙率降低,含水率减少。在剪切过程中,软土的剪切变形存在一个应变阈值（竖向应变4%～5%）,当竖向应变小于应变阈值时,软土的小孔隙的百分数随应变增大而减小,中、大孔隙百分数随应变增加而增加;当竖向应变大于阈值后,孔隙分布随应变的变化趋势则反之。软土的微观结构形态及其微观结构参数变化受剪切速率和土的应变值这2个因素影响较明显;孔隙形状参数（S/V）随土的应力状态（广义剪应力q和应变ε_s）有规律变化。此外,从微观结构层次和分子动力学角度揭示了软土剪切力学行为,软土剪切过程实质是土微（细）观结构不断自我调整的过程,土体的受力变形在微观上主要表现为孔隙大小和形状的变化。     

螺栓对盾构隧道管片接头抗弯承载力的影响

抗弯承载力是管片接头的重要力学属性,可为评价管片接头或整环结构承载安全提供重要参考,而螺栓是管片接头的重要组成部分,由于实际工程中接头连接螺栓可能失效,因此研究螺栓对于管片接头抗弯承载力的影响十分必要。为此,首先基于经典钢筋混凝土构件抗弯理论和压弯荷载下管片接头受力特征,建立了考虑复杂接缝面构造的接头抗弯承载力理论模型,然后分别开展有螺栓接头和无螺栓接头抗弯破坏试验对理论模型进行验证,最后基于理论模型,针对厚度0.40~0.65 m的6种典型管片接头,分析有、无螺栓对接头抗弯承载力的影响。研究结果表明：高轴压下,有螺栓管片接头和无螺栓管片接头的破坏过程分别可分为3个阶段和2个阶段,接头受压区边缘混凝土接触后破坏现象开始密集产生;正负弯矩下,有螺栓和无螺栓接头抗弯承载力理论模型与足尺试验的最大相对误差分别为5.6%和6.1%,表明理论模型具有较高的计算精度;对于不同厚度管片接头,轴压比大于0.309~0.455（正弯,负弯为0.417~0.499）或偏心距小于0.101~0.166 m （正弯,负弯为0.071 1~0.099 2 m）时,螺栓对其抗弯承载力无影响,因此当管片接头处出现连接螺栓失效等情况时,可适当增大接头轴力或降低接头偏心距,以减小螺栓对接头抗弯承载安全的影响。     

不同热管理方案下锂离子电池模组温度特性分析

针对锂离子动力电池在不同条件下电池模组温度变化及热失控传播特性不明晰的问题,提出了基于不同填充材料的电池热管理模拟方案。利用COMSOL Multiphysics软件,以18650电池为研究对象,建立锂离子电池模组热电耦合模型,分析不同填充材料下充放电倍率、液冷流量、液冷管排数对正常电池模组温度的影响;探究不同填充材料对电池模组热失控传播的影响;结合电池热失控试验数据验证模型准确性。结果表明,填充材料和管排数对电池正常模组温度影响较大;填充材料为石墨时最佳液冷管排数为8根;PCM材料能将对热失控传播时间控制在40~50 s/颗,相比于石墨具备明显优势。     

真空-堆载联合预压法的试验研究

简要介绍了真空-堆载联合预压加固软基的特点,根据不同的荷载比例进行室内模拟试验,从应力路径、强度、沉降量及排水量等方面作了分析。结果表明,真空荷载的比例越大,排水量越大,土体收缩量越大,土体越安全;堆载的比例越大,沉降量相对大,应力路径更易靠近破坏线,不稳定因素增加。     

掺合废弃钢渣的新型混合轻质砂土变形与强度特性试验研究

掺合钢渣的混合轻质砂土是一种新型混合土（LSBS）,在无侧限抗压试验基础上,研究了LSBS的应力应变特性,钢渣掺入比以及龄期对应力应变特性的影响规律,应力应变关系曲线的模型模拟;研究了破坏应变和变形系数随钢渣掺入比以及龄期的变化规律,分析了破坏应变以及变形系数与抗压强度的关系;得出了LSBS的应力应变之间呈现弹塑性特性,随着龄期的增长,前期的弹性模量、无侧限抗压强度和破坏应变都随之增大,养护龄期较长时钢渣才能表现水化作用,应力应变曲线符合相关性很高的抛物线模型,破坏应变和变形系数与抗压强度符合线性增长模型。研究结果表明,LSBS具有一定的轻质高强和延性好等特点,可用于路基工程。     

考虑初始缺陷的水泥基复合材料细观开裂研究

为了研究微观初始缺陷对水泥稳定碎石基层材料（CTB）细观开裂的影响，基于离散元法（DEM）和随机算法构建了细观非均质随机骨料数值模型，结合参数反演确定了模型细观参数，并引入裂隙网络（DFN）来表征水泥砂浆内部的微观初始缺陷。通过虚拟半圆弯曲（SCB）试验模拟了细观开裂过程，比较分析了数值模拟结果和试验结果，并进一步研究了裂隙密度和宽度对结构细观开裂的影响。结果表明：细观断裂模型的数值模拟结果和试验结果基本吻合，模型能较好地表征细观随机开裂行为；材料的宏观开裂是由于细观损伤的累积导致，宏观裂纹的产生经历了平稳扩展和快速贯通的过程；张力是裂纹演化的驱动力，裂纹通常沿着砂浆与骨料的界面薄弱区进行扩展；微观缺陷显著影响水泥基材料的力学性能和断裂行为，初始裂隙通过诱导微裂纹的扩展与贯穿，降低结构整体强度，但是在一定程度上增大了结构的容许形变，其中20~40 m·m^-2的裂隙密度和0.3~0.45 mm的裂隙宽度对材料强度影响最为显著，施工过程中合理控制裂隙密度和宽度对于提高材料抗裂能力有益。所构建的细观模型可以很好地捕捉微裂纹的扩展和贯穿过程，能够实现对细观断裂的精确模拟，为探索水泥基复合材料的破坏过程和机理提供了一种新的研究手段。     

可变气门发动机凸轮轴及滚子摇臂失效分析

针对可变气门(Variable Valve Actuation,VVA)发动机开发过程中发生的凸轮轴及滚子摇臂(RockerRoller Arm,RRA)失效,描述了失效发生的背景,并借助CAE分析和先进检测技术对失效系统进行了研究。CAE分析结果显示:高升程凸轮与RRA的最大接触应力超过了设计安全值;低升程凸轮起主要作用时,发动机转速不能超过4 000 r/min。探伤和显微结构研究显示,凸轮轴存在裂纹,低升程凸轮硬度不够。     

大跨悬索桥吊索抗火性能与新防护结构研究

为了使造型优美的大跨悬索桥能更好地保持原始设计性能,以获得更长久的安全使用状态,梳理分析了构成索桥吊索危害的最不利火灾工况,构建计算仿真模型,分析吊索极限断裂情况,提出了防护和承重载荷兼顾的新型吊索结构.在分析此方面研究成果的基础上,按照背景可通行的危害标的物选择油罐车火灾燃烧模型,依据试验数据和引用参考确定吊索材料热...     

型钢-钢纤维混凝土黏结应力组成及影响因素分析

为了研究型钢-钢纤维混凝土界面的黏结应力组成,以截面类型、界面锚固长度、钢纤维掺量和钢纤维混凝土保护层厚度为变化参量,完成了34根试件的推出试验,分析了试件的损伤破坏及裂缝发展形态,获得了加载端和自由端的荷载-滑移曲线.基于荷载-滑移曲线上的4种临界状态,根据界面黏结应力与外荷载的平衡关系,提出了黏结应力各组成部分的计...