摘要：碳纤维复合材料结构锂离子电池是将结构件和储能系统相结合,在保持碳纤维力学性能的同时,赋予其优异的储能性能,使动力电池组在减重的同时简化结构设计,提高能量效率和结构效率。在低碳经济的大环境下,碳纤维复合材料结构锂离子电池作为一种新型储能器件引起了国内外学者的极大关注。本文综述了嵌入集成式结构电池和多功能复合材料结构电池的工作原理、制备工艺及储能性能等基础问题的研究现状,提出了全碳纤维固态结构电池的概念及其设计原型。同时简要介绍了现阶段碳纤维复合材料结构锂离子电池最具代表性的应用,并展望了其在航空航天和交通运输等领域的应用价值。

摘要：薄层预浸料复合材料结构具有良好的弹性应变能调控、存储特性,在可展开、折叠结构,如空间可展开天线、太阳帆和光伏表面等方面具有重要应用价值。本文以碳纤维增强尼龙6(CF/PA6)为实验对象,首先,用单层厚度为0.045 mm和0.105 mm的CF/PA6复合材料分别制备1 mm厚的单向层合板,对其进行了弯曲性能测试和弯曲破坏后微观形貌的对比分析,然后采用非对称铺层设计方法及真空热压一次成型工艺制备了复合材料人形杆,对人形杆的法兰展开行为、收拢弯曲承载行为进行了实验测试。结果表明:单层厚度减薄57%,层合板的弯曲强度和弯曲模量分别提高了24.8%、17%,有效抑制了复合材料的层间裂纹扩展;铺层结构直接影响人形杆可展开、收拢变形行为,增加0°铺层所占比例,人形杆的比刚度和比强度均有所提高。实验结果为热塑性复合材料可展开结构的设计与性能评价提供了基础。

摘要：碳纤维结构电池具有碳纤维增强复合材料优异的力学性能,同时又具有良好的储能性能,在航空航天、新能源汽车等领域有广阔的应用前景。本文采用湿法涂覆工艺,制备了超薄镀镍碳纤维电池(Nickel-plated Carbon Fiber Battery,Ni-CFB);基于嵌入集成式结构电池的设计方法,以该电池为芯部,碳纤维编织布为蒙皮,采用真空树脂传递工艺制备了碳纤维增强复合材料三明治结构电池管(Sandwich Structure Battery Tube,SSBT),测试了Ni-CFB的电化学性能,评价了SSBT在不同受载条件下电化学性能衰减行为。结果表明:Ni-CFB在0.1 C的充放电倍率下比容量达到156 mAh/g,比磷酸铁锂-石墨体系常规电池的比容量高30%;在压缩载荷比和弯曲载荷比分别达到550 N/g和89.1 N/g的条件下,SSBT的电容量分别保持在80%和60%以上,表明SSBT具有良好的结构效能和储能效能,在储能系统轻量化设计和安全性设计方面具有巨大的潜力。

摘要：薄层碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有质轻、力学性能好、对复杂型面适应性好、可设计性强的优点,在航空航天领域广受重视。从CFRP层合板宏观、细观、微观尺度出发,综述了薄层化对CFRP层合板孔隙率、细(微)观结构演化、损伤机制等基础问题作用效应的研究进展,分析了一些重要的研究结论对薄层复合材料发展的指导意义,探讨了尚存争议的研究结果及其理论基础。在此基础上,介绍了薄层CFRP在航空结构、卫星可折叠结构以及大型液体燃料储罐中的应用。