优化电极制造工艺对于扩大锂离子电池 (LIB) 的应用以满足不断增长的能源需求非常重要。特别是,优化 LIB 制造非常重要,因为它决定了电池在电动汽车等应用中的实际性能。在这项研究中,我们提出了一种强大的数据驱动方法,该方法由确定性机器学习 (ML) 辅助管道支持,用于双目标优化电化学性能,解决了适合所需电池应用条件的高性能电极问题。该 ML 管道允许采用工艺参数的逆向设计,以制造用于能源或电力应用的电极。后者的工作类似于我们之前的工作,该工作支持优化电极微结构以改善动力学、离子和电子传输性能。电化学伪二维模型输入了电极特性,这些特性表征了通过制造模拟生成的电极微结构,并用于模拟电化学性能。其次,使用得到的数据集训练确定性 ML 模型,以实施快速双目标优化,从而确定最佳电极。我们的结果表明,活性材料含量高,结合浆料中固体含量和压延程度的中间值,可实现最佳电极。
摘要 (英文) ................................................................................................................................................................ 1 摘要 (法文) ................................................................................................................................................................ 3 概述 ........................................................................................................................................................................ 5 第 1 章:参考书目 ...................................................................................................................................... 9 1.1. 可再生能源和储能资源的重要性 ...................................................................................................... 11 1.2 为什么选择液流电池 ............................................................................................................................. 18 1.2.1 铁铬液流电池 ............................................................................................................................. 20 1.2.2 溴/多硫化物液流电池 ............................................................................................................. 20 1.2.3 钒/溴 2 液流电池 ............................................................................................................. 21 1.2.4 锌/溴液流电池(混合液流电池) ............................................................................................. 21 1.2.5 锌/铈非水系液流电池(非水系) ................................................ 22 1.2.6 钒/铈氧化还原液流电池。(非水系) ...................................................................... 22 1.3. 为什么所有钒氧化还原液流 ...................................................................................................................... 23 1.4 与钒电解液相关的挑战 ...................................................................................................................... 24 1.4.1 膜 .................................................................................................................................................... 25 1.4.2 电解质 .................................................................................................................................................... 26 1.4.3 电极 .................................................................................................................................................... 27 1.4.3.1 热处理 ............................................................................................................................................. 29 1.4.3.2 化学处理 ............................................................................................................................................. 31 1.4.3.3 金属掺杂 ............................................................................................................................................... 33 1.4.3.4 电化学处理 ...................................................................................................................... 36 1.5 结论 .............................................................................................................................................. 38 第 2 章 通过使用 K 2 Cr 2 O 7 酸性溶液进行化学处理来增强全钒氧化还原液流电池(VRFB)用商业石墨毡的电化学活性 . ............................................................................................................................. 41 2.1 简介 ...................................................................................................................................................... 44 2.2.实验................................................................................................................................................................ 45 2.2.1 材料与化学品 ...................................................................................................................................... 45 2.2.2 电极活化 .............................................................................................................................................. 46 2.2.3 电极特性 ............................................................................................................................................. 46 2.2.4 半电池评估 ............................................................................................................................................. 48 2.3 结果与讨论 ............................................................................................................................................. 49 2.3.1 循环伏安法 (CV) 和处理参数优化 ............................................................................................. 49 2.3.1.1 用 K 2 Cr 2 O 7 溶液活化时温度的影响 ............................................................................. 51 2.3.1.2 用 K 2 Cr 2 O 7 溶液活化时时间的影响 ............................................................................. 52 2.3.1.3 在 140 o C 温度下持续时间的影响 ............................................................................................. 53 2.3.1.4 性能最佳的电极 ................................................................................................................ 54 2.3.2 线性扫描伏安法(LSV) .............................................................................................................. 56 2.3.3 表面特性 ............................................................................................................................. 58 2.3.3.1 扫描电子显微镜(SEM) ............................................................................................. 58 2.3.3.2 傅里叶变换红外光谱(FTIR) ............................................................................. 60 2.3.3.3 线性扫描伏安法(LSV)的表面分析 ............................................................................. 61 2.3.4 吸附位点的测定 ............................................................................................................................................................... 62 2.3.5 润湿性测试 ................................................................................................................................ 65 2.3.6 半电池评估 ................................................................................................................................ 68 2.4. 结论 ................................................................................................................................................ 73