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公开(公告)号：CN116559669A
公开(公告)日：2023-08-08
申请号：CN202211187932.2
申请日：2022-09-28
申请人： 天津大学
IPC分类号： G01R31/367 , G01R31/392
摘要： 本发明公开了一种基于损伤‑阻抗关系模型的锂离子电池容量演化预测方法，包括以下步骤：获取电极容量和平均电荷转移阻抗的演化数据；构建描述放电前和放电后平均电荷转移阻抗随充放电循环的增长速率演化的损伤‑阻抗关系模型；确定损伤‑阻抗关系；预测平均电荷转移阻抗的演化规律；构建平均电荷转移阻抗与容量之间的唯象关系模型；确定平均电荷转移阻抗与容量之间的唯象关系；预测循环过程的容量演化规律。本发明从电极材料衰退的力学机理出发建立的模型，可获得优于传统经验模型的容量演化预测结果，为寿命预测提供了新方案。本发明模型简单明了，便于理解，预测方便简单，可推广至纳离子电池和钾离子电池等容量与寿命预测中。
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公开(公告)号：CN104165916A
公开(公告)日：2014-11-26
申请号：CN201410406199.8
申请日：2014-08-18
申请人： 天津大学
IPC分类号： G01N27/403
摘要： 本发明涉及用于现场光学、光力学测量的模拟电池装置；包括电池上盖、电池下盖、石英光学窗口、内衬套、电极部分、电极压环和导电连接部分；其特征是：电池上盖上的石英光学窗口的位置低于电池上盖注液口底部位置，使其内部形成环形气室，保证电极与石英光学窗口间不留存气体；气室直接连通电池上盖上均布的注液孔，注入的电解液应使液面高于石英光学窗口而又不充满气室。研究电极与石英玻璃之间的距离可由内衬套上部高度调控，以满足不同光学测试方法的要求；电极压环和内衬套以螺扣方式连接，便于调节研究电极与对电极之间的距离。模拟电池可以实现在现场电化学测量时的同步原位光学、光力学的测量。
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公开(公告)号：CN110132941A
公开(公告)日：2019-08-16
申请号：CN201910330943.3
申请日：2019-04-23
申请人： 天津大学
摘要： 本发明涉及一种根据电极颜色分析表征锂离子固相浓度的方法。通过电化学实验对具有变色属性的电极材料进行嵌锂，得到锂离子扩散过程中，电极材料在特定嵌锂浓度时的典型颜色；基于RGB数字色彩分析模型，用数字图像分析软件分析特定嵌锂浓度对应的典型电极颜色，得到该典型电极颜色对应的R、G、B三种基色分量间的比例关系式KRGB；分析嵌锂过程中的电极颜色图像，提取电极颜色图像的R、G、B三种基色分量的数值KR′、KG′、KB′；得到电极颜色中含有该典型颜色的程度百分比 根据嵌/脱锂期间电极颜色的时空演化，实现电极中锂离子浓度时空分布的直接、定量表征，为锂离子浓度分布规律的研究提供了实验分析方法。
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公开(公告)号：CN109945776A
公开(公告)日：2019-06-28
申请号：CN201910107773.2
申请日：2019-02-01
申请人： 天津大学
摘要： 本发明涉及一种电化学中基于荧光颗粒标记与主动光学测量的位移/应变测量方法。基于传统的DIC装置，将白色光源替换为单色激光光源，激光光源为避免与CCD相机位置的干涉，摆放位置与CCD相机成小角度的倾斜形式；在激光光源位置前加装扩束镜，扩大激光光束直径，确保激光能够照射试件表面待测区域；CCD相机摆放位置为正对试件表面，相机与试件之间的距离以能够成像清晰为准；由于采用单色激光光源，在CCD相机镜头前安装有滤光片，进行选择性滤光；与CCD相机配套的为计算机及图像采集卡的采集系统。本发明优化了散斑质量，提高了计算结果的精度要求，可广泛应用在光照变化剧烈、高温、电化学反应等特殊条件下材料的变形测量。
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公开(公告)号：CN105445347A
公开(公告)日：2016-03-30
申请号：CN201510889839.X
申请日：2015-12-05
申请人： 天津大学
摘要： 本发明涉及一种原位光力学测量的立式电化学电池装置。包括电池上盖、电池下盖、石英光学窗口、固定电极内衬套、电极部分和导电连接部分，其特征是：电极部分由研究电极、隔膜和对电极三部分组成，并且电极横截面与石英窗口平行排布；对电极压片固定在固定电极内衬套的开口槽处；电极部分设置在对电极压片和研究电极压片之间，且对电极在对电极压片一侧，研究电极在研究电极压片一侧。本发明通过电极压片放置方式，可实现对极片横截面的观测，实现对于锂离子的扩散进程以及集流体与基底的界面状况的原位监测，且可移动的电极压片能满足不同测试所需的基底和约束条件。
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公开(公告)号：CN117147425A
公开(公告)日：2023-12-01
申请号：CN202311085781.4
申请日：2023-08-28
申请人： 天津大学
IPC分类号： G01N17/02 , G16C10/00 , G16C20/10 , G06F30/20 , G06F119/14
摘要： 本发明公开了一种深海环境下金属点蚀进程中的诱导应力演化表征方法，包括以下步骤：基于Nernst‑Planck传质方程和腐蚀反应动力学，建立电化学腐蚀模型；表征点蚀演化进程；表征点蚀发生过程中金属基底的腐蚀与产物沉积过程；以产物堆积增厚与基底腐蚀减薄的面积比确定为腐蚀膨胀率；用腐蚀膨胀率建立起电化学腐蚀信息与力学信息的联系，建立腐蚀诱导应力模型；得到点蚀进程中的腐蚀诱导应力演化。本发明将膨胀理论推广应用到金属腐蚀中给出了应力与腐蚀参量之间的联系，实现了腐蚀全进程中力‑电化学信息的协同表征。本发明模拟了腐蚀过程中的金属腐蚀和产物沉积的过程，将产物沉积与金属基底损失的面积比表示为膨胀率，展开腐蚀应变与腐蚀诱导应力的计算。
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公开(公告)号：CN109932406B
公开(公告)日：2021-04-13
申请号：CN201910101786.9
申请日：2019-02-01
申请人： 天津大学
IPC分类号： G01N27/30
摘要： 本发明涉及一种原位观测石墨材料中锂离子扩散方式的电极结构。是利用圆形的工作电极结构、环形的对电极结构，构成两电极按面内同心圆位置分布的边对边结构形式；电极中锂离子的扩散形式为沿电极径向方式。其工作电极形状为圆形，对电极形状为环形，环形电极的内径要大于圆形电极的外径尺寸；导电装置采用带有凸缘的铜制金属销钉，上部压在电极材料上，下部与导电铜环进行连接，实现电极材料与外部导线的连通。本发明可以对工作电极在嵌/脱锂循环过程中锂离子的扩散过程进行直接的原位观测，克服了传统电极面对面方式而导致的不能测量的困难，同时圆形电极的设计更为符合商业电极的结构设计，也可实现研究各个方向上的扩散演化。
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公开(公告)号：CN105445347B
公开(公告)日：2019-04-05
申请号：CN201510889839.X
申请日：2015-12-05
申请人： 天津大学
摘要： 本发明涉及一种原位光力学测量的立式电化学电池装置。包括电池上盖、电池下盖、石英光学窗口、固定电极内衬套、电极部分和导电连接部分，其特征是：电极部分由研究电极、隔膜和对电极三部分组成，并且电极横截面与石英窗口平行排布；对电极压片固定在固定电极内衬套的开口槽处；电极部分设置在对电极压片和研究电极压片之间，且对电极在对电极压片一侧，研究电极在研究电极压片一侧。本发明通过电极压片放置方式，可实现对极片横截面的观测，实现对于锂离子的扩散进程以及集流体与基底的界面状况的原位监测，且可移动的电极压片能满足不同测试所需的基底和约束条件。
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公开(公告)号：CN109945776B
公开(公告)日：2021-05-25
申请号：CN201910107773.2
申请日：2019-02-01
申请人： 天津大学
摘要： 本发明涉及一种电化学中基于荧光颗粒标记与主动光学测量的位移/应变测量方法。基于传统的DIC装置，将白色光源替换为单色激光光源，激光光源为避免与CCD相机位置的干涉，摆放位置与CCD相机成小角度的倾斜形式；在激光光源位置前加装扩束镜，扩大激光光束直径，确保激光能够照射试件表面待测区域；CCD相机摆放位置为正对试件表面，相机与试件之间的距离以能够成像清晰为准；由于采用单色激光光源，在CCD相机镜头前安装有滤光片，进行选择性滤光；与CCD相机配套的为计算机及图像采集卡的采集系统。本发明优化了散斑质量，提高了计算结果的精度要求，可广泛应用在光照变化剧烈、高温、电化学反应等特殊条件下材料的变形测量。
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公开(公告)号：CN110133088A
公开(公告)日：2019-08-16
申请号：CN201910330944.8
申请日：2019-04-23
申请人： 天津大学
IPC分类号： G01N27/413 , G01N27/416 , G01N21/66 , G01B11/16
摘要： 本发明涉及电极材料中锂离子浓度分布与变形场同步原位测量系统；系统包含两套图像采集光路，实现电致变色电极材料嵌/脱锂期间，同一电极区域中变形信息和锂离子空间分布信息的同步、原位测量。所述的两套图像采集光路为灰度图像采集光路和彩色图像采集光路；测量系统由图像采集装置、灰度图像采集光路、彩色图像采集光路、模拟半电池装置、电池测试仪和光学平台组成。两套光路交替工作，互不干扰，分别用于锂离子扩散过程中电极灰度图象和彩色图象的原位、实时采集。基于电极灰度图像的相关性分析和电致变色电极材料的颜色与材料内部嵌锂量的对应关系，测量结果可同时给出扩散过程中，电极同一区域的变形信息以及对应的锂离子空间分布信息。
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