二硫化钼(MoS2)作为一种过渡金属硫化物,在锂离子电池领域作为一种负极材料引起了广泛的研究兴趣,原因是其具备较高的理论容量以及在锂离子插入和脱出过程中的良好稳定性。石墨烯作为一种二维碳材料,因其卓越的导电性和机械性能而被广泛应用于增强各种材料的性能。在本研究中,浙江大学化学系的研究人员马琳、常焜和陈卫祥提出了一种轻度剥离的二硫化钼/石墨烯复合材料,用以增强二硫化钼材料的电化学储锂性能。 研究人员首先采用轻度剥离的商业二硫化钼与氧化石墨烯悬浮液混合,接着通过液相还原法制备了轻度剥离的二硫化钼/石墨烯复合纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等仪器对材料的微观结构和表面形貌进行了深入表征。表征结果显示,轻度剥离的二硫化钼层间距离减小,表面形成了大量裂纹,这种裂纹的存在为锂离子的嵌入与脱出提供了更多通道。同时,复合材料中的轻度剥离二硫化钼与石墨烯之间结合得较好,形成了一种具有协同作用的复合材料体系。 通过充放电测试,研究者比较了轻度剥离的二硫化钼/石墨烯复合材料与纯二硫化钼的电化学性能。测试结果表明,复合材料展现出了更高的电化学储锂容量(1022mAh/g)、更优秀的循环稳定性和更显著的高倍率充放电性能。电化学阻抗测试显示石墨烯的加入大幅降低了电极反应过程中的电子转移电阻。这种电化学性能的显著提升主要归因于石墨烯在复合材料中的多重正面作用,轻度剥离的二硫化钼表层结构富含裂纹,以及二者之间的协同作用。 在锂离子电池中,二硫化钼作为负极材料,其反应机制与传统石墨负极不同。石墨负极材料主要是通过锂离子嵌入和脱出来工作的,而二硫化钼则是通过锂离子与硫之间的化学反应来储存和释放能量。二硫化钼的理论比容量为670mAh/g,但是由于锂离子扩散速度较慢以及体积变化较大,导致了其在实际应用中的性能往往不如预期。通过与石墨烯复合,研究人员成功制备出一种具有更高容量、更优稳定性和更快充放电速率的复合材料。 在锂离子电池中,电极材料的性能不仅与其本身的电化学反应有关,还与电子和离子的传输速率有关。石墨烯由于其高导电性,被广泛认为是提高复合材料导电性的理想材料之一。在二硫化钼/石墨烯复合材料中,石墨烯为电子提供了快速传输的路径,减少了电子在电极内部传递的电阻,从而提高了电池充放电效率。同时,由于石墨烯本身也具有良好的机械强度和柔韧性,它还可以作为缓冲材料,缓解二硫化钼在循环过程中因体积变化导致的裂纹和结构崩溃问题。 该研究成果对于锂离子电池负极材料的研究和开发具有重要意义。不仅提供了一种提高二硫化钼电化学性能的新方法,同时也表明了通过复合材料来提高传统电极材料性能的可行性。不过,实际应用中还需要考虑成本、生产效率以及材料稳定性和安全性等因素,这些因素将直接影响到锂离子电池在实际市场中的推广和应用。未来的研究方向可能包括进一步优化二硫化钼与石墨烯的比例,探索更高效、更环保的制备工艺,以及在锂离子电池全电池中的应用研究。
2026-05-06 15:45:25 508KB 首发论文
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自支撑CNTs/SMF-Ni电极上电化学氧化茴香醚合成茴香醛,方玉珠,姜芳婷,本文以具有三维开放网络结构的薄层大面积烧结um-Ni金属纤维(SMF-Ni, SMF-SS316L)为基底,通过乙烯催化化学气相沉积在金属纤维表面生长�
2026-05-06 11:31:02 369KB 首发论文
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"COMSOL三维锂离子电池全耦合电化学热应力模型:仿真分析充放电过程中的多物理场耦合效应","COMSOL三维锂离子电池全耦合电化学热应力模型:模拟充放电过程中的多物理场耦合效应及电芯内各组分应力应变情况分析",comsol三维锂离子电池电化学热应力全耦合模型锂离子电池耦合COMSOL固体力学模块和固体传热模块,模型仿真模拟电池在充放电过程中由于锂插层,热膨胀以及外部约束所导致的电极的应力应变情况结果有电芯中集流体,电极,隔膜的应力应变以及压力情况等,电化学-力单向耦合和双向耦合 ,核心关键词:COMSOL; 三维锂离子电池; 电化学热应力; 全耦合模型; 固体力学模块; 固体传热模块; 应力应变情况; 电芯; 集流体; 隔膜。 关键词用分号分隔:COMSOL; 锂离子电池; 电化学-力单向耦合和双向耦合; 应力应变情况; 电芯; 集流体; 隔膜; 三维模型; 热应力; 全耦合模型。,COMSOL锂离子电池全耦合热应力仿真模型
2026-02-26 11:05:37 136KB
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使用COMSOL软件对三维锂离子电池进行电化学热应力全耦合仿真的研究。研究重点在于电池在充放电过程中由于锂插层、热膨胀及外部约束等因素引起的电芯中集流体、电极、隔膜的应力应变情况。通过定义材料属性、设置边界条件和物理场,模拟了锂离子在正负极之间的嵌入和脱嵌过程,并进行了热应力分析。最终,通过对仿真结果的分析,展示了各部件的应力分布、形变及压力情况,为优化电池设计提供了重要依据。 适合人群:从事锂离子电池研究的专业人士、材料科学家、机械工程师、电气工程师及相关领域的研究人员。 使用场景及目标:适用于希望深入了解锂离子电池内部力学与热学行为的研究人员,旨在通过仿真手段优化电池设计,提高电池性能和安全性。 其他说明:文中还简要介绍了COMSOL Multiphysics的代码框架和关键步骤,但未提供完整代码实现。
2026-02-26 11:05:15 347KB
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内容概要:本文介绍了使用COMSOL Multiphysics软件构建的三维电化学-热-应力耦合锂离子电池模型。该模型能够全面模拟电池内部的电化学场、温度场和应力场的耦合作用,输出电信号、温度分布、应力分布及瞬态位移情况。通过全尺度计算,研究者可以深入了解电池的工作机制并优化其性能,进而提高电池的效率和寿命。文章详细描述了各个物理场的建模方法及其相互关系,强调了多物理场耦合分析的重要性。 适合人群:从事锂离子电池研究、开发和应用的专业人士,尤其是对电池性能优化感兴趣的科研人员和技术工程师。 使用场景及目标:适用于需要深入了解锂离子电池内部复杂物理现象的研究项目,旨在通过精确的数值模拟优化电池设计,提高其在电动汽车、智能电网等领域中的应用效果。 其他说明:文中还提供了部分MATLAB代码片段,展示了如何设置电化学场的边界条件和初始条件,帮助读者快速上手实际操作。
2026-02-26 11:04:08 1.3MB
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内容概要:本文介绍了基于COMSOL的三维电化学-热-应力耦合锂离子电池模型,详细阐述了该模型在电化学、热场、应力分析及瞬态位移方面的全尺度计算能力。通过模拟电池内部的电势分布、温度分布、应力分布及其瞬态位移,帮助研究人员更好地理解电池的工作状态和性能表现,进而优化电池的设计和提高其性能。文中还提到该模型作为现成案例,在实际应用中为业界提供了重要的数据支持和技术指导。 适合人群:从事电池研究、设计和开发的专业人士,特别是关注锂离子电池性能优化的研究人员和工程师。 使用场景及目标:适用于需要深入了解电池内部多物理场耦合效应的研究项目,旨在优化电池设计、提高性能和确保安全运行。 其他说明:该模型不仅限于理论研究,还可用于实际工程设计,为解决电池在充放电过程中的各类问题提供科学依据和技术手段。
2026-02-26 11:02:55 923KB
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"COMSOL三维锂离子电池全耦合仿真:电化学热应力与固体力学传热模块的协同作用及其对电芯中集流体、电极、隔膜应力应变与压力的影响分析","COMSOL三维锂离子电池仿真模型:全耦合电化学热应力分析与固体力学模块应用研究",COMSOL三维锂离子电池电化学热应力全耦合锂离子电池耦合固体力学模块和固体传热模块,模型仿真模拟电池在充放电过程中由于锂插层,热膨胀以及外部约束所导致的电极的应力应变情况 结果有电芯中集流体,电极,隔膜的应力应变以及压力情况等。 ,关键词:COMSOL;三维锂离子电池;电化学热应力;全耦合;固体力学模块;固体传热模块;模型仿真;锂插层;热膨胀;外部约束;电芯;集流体;电极;隔膜;应力应变;压力情况。,COMSOL模拟锂离子电池充放电热应力应变分析
2026-02-26 10:54:28 145KB paas
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内容概要:本文详细介绍了利用FLUENT软件进行锂离子电池热失控热扩散的模拟仿真方法和技术细节。首先解释了热失控现象及其重要性,然后展示了如何通过用户自定义函数(UDF)来模拟电芯内的放热反应,特别是温度触发的链式反应。接着讨论了模型验证过程中如何使用实验数据反向校准反应动力学参数,确保仿真准确性。对于模组级别的仿真,强调了并行计算设置的重要性以及正确处理流固耦合面的方法。最后提到后处理阶段如何通过温度云图和粒子示踪展示热扩散路径,并提醒读者不要过分依赖仿真结果,而应考虑现实中的随机性和不确定性。 适合人群:从事电池安全研究的专业人士、仿真工程师、材料科学家。 使用场景及目标:适用于需要评估锂离子电池安全性、优化电池设计的研究机构和企业。主要目标是预测和防止热失控事件的发生,提高电池系统的安全性。 其他说明:文中提供了具体的代码示例和实践经验分享,有助于读者更好地理解和应用相关技术。同时指出仿真结果应结合实际情况综合判断,避免过度依赖理论模型。
2026-01-28 12:39:27 291KB FLUENT UDF 并行计算
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Comsol模拟下的135Ah刀片电池一维电化学与三维热模型耦合分析:充放电循环过程中的温升情况研究,基于Comsol的135Ah刀片电池一维电化学与三维热模型分析:充放电循环温升特性研究,comsol,135Ah刀片电池一维电化学耦合三维热模型,充放电循环温升情况。 ,comsol; 135Ah刀片电池; 电化学耦合; 三维热模型; 充放电循环; 温升情况,《COMSOL模型分析刀片电池一维电热耦合循环温升》 在新能源领域中,电池性能的研究一直是科研和技术开发的关键点。本文集中探讨了135Ah刀片电池在充放电循环过程中的温升情况,特别是在使用Comsol软件进行模拟分析的情境下。Comsol软件作为一种多物理场耦合分析工具,能够有效地将电化学模型和热模型结合起来,模拟电池在实际工作状态下的温度变化。 在本研究中,135Ah刀片电池的电化学模型是一维的,而热模型是三维的,这种模型的耦合能够更为真实地反映电池内部电化学反应与热量分布的复杂交互作用。通过Comsol模拟,研究者能够对电池充放电过程中的温度变化进行详细的研究,分析电池在不同工作条件下的温度分布和变化趋势。这对于理解和优化电池性能,预测电池在长期工作中的热效应,以及设计有效的热管理方案具有重要的指导意义。 研究结果表明,在电池充放电循环过程中,温度的变化是电化学反应和电池内阻的函数。当电池充电或放电时,由于电化学反应的放热效应,电池内部会产生热量,导致电池温度上升。另一方面,电池内部材料的热导率、散热条件以及环境温度等因素也会影响电池的温升情况。通过Comsol模拟,可以进一步研究这些因素对电池温度变化的具体影响。 此外,研究还可能涉及到电池材料的选择和电池设计的优化。通过模拟分析可以验证不同材料和结构对电池热性能的影响,从而指导电池的设计朝着更有利于热量管理的方向发展。这包括改善电池内部的热传导路径、采用高热导率的材料、以及设计有效的冷却系统等。 研究的具体应用包括但不限于电池管理系统(BMS)的开发,通过准确预测电池在各种工况下的温升情况,BMS能够更有效地调节电池的工作状态,提高电池的安全性和使用寿命。此外,模拟结果还可以为电池的快速充电技术提供理论依据,帮助工程师设计出既能保证充电速度又能控制温度上升的充电策略。 本文的研究成果不仅对135Ah刀片电池具有重要意义,对于其他容量等级的电池研究也有一定的借鉴作用。随着新能源技术的不断发展,此类耦合模型的研究将越来越受到重视,为电池技术的进步提供强有力的理论支持和技术指导。
2025-12-19 12:05:28 351KB safari
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内容概要:本文探讨了135Ah刀片电池在一维电化学与三维热模型下的充放电循环温升情况。首先介绍了135Ah刀片电池的特点,包括高能量密度、长寿命和优异的充放电性能。接着详细解释了一维电化学模型如何帮助理解电池内部的电荷传输和反应过程,特别是在不同充放电速率下的电压变化和电流分布。然后讨论了三维热模型的应用,重点在于描述电池在充放电过程中的热行为,包括温度分布和变化情况。最后,通过对充放电循环中的温升情况进行模拟分析,得出了在正常条件下温升可控,但在极端条件下需要有效热管理措施的结论。 适合人群:从事电池技术研发、电动汽车和储能系统设计的专业人士,以及对电池技术和热管理系统感兴趣的科研人员。 使用场景及目标:适用于需要深入了解电池内部电化学和热行为的研究项目,旨在优化电池设计并确保其安全性和性能。 其他说明:文章强调了COMSOL作为强大仿真工具的作用,展示了如何利用它进行详细的电池性能分析。
2025-12-19 11:37:53 609KB
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