基于双电层结构的锂离子电池电化学建模

基于电化学反应机理,研究双电层结构对锂离子电池电化学性能的影响,建立可准确描述锂离子电池特性的电化学模型。以A123-26650型磷酸铁锂锂离子电池为研究对象,采用遗传算法对模型进行参数辨识,分析电极中的固相扩散和液相传输过程。通过倍率性能实验验证模型的准确性,发现建立的电化学模型具有良好的精度,均值误差和均方根误差在2%以下。     

商品化锂离子电池的电化学特性

从电池的活化、内部阻抗、充放电特性、循环寿命、自放电等几方面研究了商品化锂离子电池的主要电化学特性及其制造工艺的关系。电池活化降低电池的内阻;导电剂及其粒径大小影响电池内阻与循环性能;负极材料中间相炭微球提高了正极活性物质的容量发挥,石墨改善了电池循环性能;1mol/LLiPF6/EC+DMC+EMC(2∶2∶1,体积比)电解液体系的锂离子电池显示了良好的循环性能。电池体积愈大,容量愈高,1C倍率循环时电池的容量衰减愈快。     

电池结构对锂离子电池功率性能影响

电池结构对锂离子电池的功率性能有重要的影响。本文研究了一种新型结构锂离子电池,并测试不同结构电池的倍率循环特性、不同倍率条件下倍率特性及不同放电电流下电池表面温度分布梯度。测试结果显示：不同倍率条件下新型结构的锂离子电池表现出较佳的倍率放电特性,20C放电容量是1C时放电容量的87．75％;新型结构设计的电池表现出良好的2CC／5DC倍率循环特性,循环850次容量保持90％左右,不同倍率放电电流下电池表面温度分布及温度梯度小,3个位置温度在63．6～74．8℃,对电池内部膜片的表面反应活性影响较小。这种新型结构电池有助于改善单体电池及电池组的综合功率性能。     

锂离子扩散系数的测定及影响因素分析

锂离子扩散系数是衡量锂离子电池电极材料倍率性能和进行电池电化学仿真建模必不可少的参数,受多种内部和外部因素的共同影响。将现有锂离子扩散系数的测定方法分为电化学间接测定和物理直接测定两大类进行介绍,重点分析锂离子浓度、电子电导率、温度、电化学活性面积和脱嵌锂过程等内外部因素对锂离子扩散系数的影响机制,并简述代表性研究进展。对各类方法的特点和锂离子扩散系数的评估进行了总结概括。     

中间相炭微球-LiCoO2锂离子蓄电池性能研究

通过对AA型中间相炭微球(MCMB)- LiCoO2锂离子蓄电池及以MCMB为负极、LiCoO2为正极、金属锂为参比电极的AA型三电极锂离子蓄电池的性能测试及正负极对锂参比电极的电位测试,并结合双电极模拟电池的交流阻抗实验,研究了MCMB- LiCoO2锂离子蓄电池的性能及其容量衰减的原因。结果表明:在室温条件下,电池的1 C放电容量达600 mAh,并具有较好的循环性能和倍率特性。电池的倍率特性和容量衰减主要受正极控制。     

石墨烯制备及作为锂离子电池导电剂的研究

为了提高锂离子电池的电化学性能,采用超临界乙醇流体的方法制备石墨烯。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、原子力显微镜(AFM)对石墨烯进行表征测试,采用恒流充放电测试、循环稳定性测试、循环伏安测试、电化学阻抗谱测试、倍率性能测试对锂离子电池正极材料进行相关电化学分析。结果表明:用超临界流体方法制备的石墨烯层数在10层以下,厚度为4.7 nm左右;1 C下,其作为锂离子电池导电剂首次充放电比容量可达到149.790和140.481 mAh/g,循环200次之后容量保持率可达85.6%。     

储存后锂离子电池的性能研究

以不同温度、不同荷电态对锂离子电池进行储存实验,通过X射线衍射光谱法(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段研究了储存前后电极活性物质结构和表面形貌的变化;并对储存前后的电池进行测试,研究了储存对锂离子电池的容量、循环稳定性和安全性等综合性能的影响.结果发现,经不同荷电态高温储存后,锂离子电池正负极活性物质的体相结构没有发生变化,但其正极材料的微晶尺度和微应力随储存时荷电态的升高而减小;储存后,正极表面出现较明显的钝化膜,负极表面的固体电解质相界面(SEI)膜增厚.经高荷电态储存后,锂离子电池的交流内阻和厚度变大,1 C容量发生衰减,电极充放电极化增大,电池的1 C循环性能下降,安全性能下降;放电态储存后,电池的综合性能无明显变化.说明,放电态储存对于锂离子电池是一种较好的储存条件,有利于储存后电池综合性能的保持.     

压实密度对高倍率锂离子电池性能的影响

研究不同压实密度对高倍率锂离子电池吸液值、厚度及比能量、内阻、高倍率放电性能、高倍率循环性能的影响,结果表明:提高压实密度可减小吸液量、增大电池体积比能量、降低内阻;压实密度对高倍率放电和高倍率循环性能的影响比较复杂,通过各种压实密度对比实验测试表明,本体系正极压实密度3.5 g/cm~3,负极压实密度1.5 g/cm~3组合得到锂离子电池综合性能优异,15 C倍率放电保持1 C容量的94.7%,15 C 100周高倍率放电循环保持初始容量的91.2%.     

水基锂离子电池电极材料及电解液的进展

介绍了水基锂离子电池的优点和原理,探讨了水基锂离子电池中的正极材料:LiMn2 O4、LiCoO2和LiFe0.5 Mn0.5 PO4/C,负极材料:钒的氧化物、活性碳(AC)、聚苯胺(PANI)及复合膜包覆型金属锂.归纳了电极材料的合成方法和电化学性能.综述了使用不同电解液电池的电化学性能,提出水基锂离子电池目前的发展方向是提高比容量和循环稳定性.     

非水系锂空气电池放电过程模拟

针对非水系锂空气电池多孔电极内物质传输及电极反应过程建立多物理场耦合数学模型,考虑两种不同的放电产物生长模式,分别建立了产物形态模型和电子通道模型。比较了两种产物模型的放电电压-比容量关系曲线,发现基于电子通道模型预测的不同倍率下的电池性能与实验结果吻合更好,并通过模拟研究了电池不同放电阶段的氧气浓度分布、产物厚度分布、多孔正极孔隙率分布、活性比表面积和液相电势分布等演化规律。     

基于等效热模型的锂电池容量衰减特性研究

在动力锂电池的循环使用过程中,温度对其容量衰减有直接影响,而电池结构的密封性导致其内部真实温度无法直接测量。针对此问题,通过测量电池表面及环境温度并运用等效热模型估计其内部的真实温度,构建电池容量衰减与内部温度的ETM-Arrhenius模型,预测锂电池在循环使用中的容量衰减特性。对锂电池进行不同温度下的循环寿命试验,结果表明,该模型能在长期循环中准确预测锂电池容量的衰减程度。     

水溶液锂离子电池电极材料研究进展

介绍了水溶液锂离子电池电极材料在水溶液电解质中的电化学性能;总结了近年来水溶液锂离子电池电极材料的研究状况,并对存在的问题进行了分析。探讨了采用不同化合物、不同制备方法和改性方法来提高其比容量和循环稳定性的可能性。     

锂离子电池碳负极/电解液相容性的研究进展

综述了锂离子电池碳负极/电解液相容性的研究现状.从碳负极/电解液界面现象、SEI膜的形成机理、溶剂还原机理、锂盐对碳负极性能的影响、碳负极在长期循环过程中的稳定性等论述了碳负极容量衰减的原因,提出了解决方法.     

复合三元电池高温循环劣化分析

选用LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合正极材料,与石墨负极材料制成额定容量为38 Ah的2714891型电池,研究55℃下电池的循环性能,对影响循环性能的电解液和电极进行分析。负极容量衰减是高温循环性能衰减的主要因素,负极石墨比容量测试分析发现其容量损失占负极总损失的85.1%。石墨电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明:高温循环后,石墨表面脱嵌锂活性降低,电化学反应难度增大;扫描电子显微镜(SEM)与BET比表面积测试表明:石墨表面结构破坏,体相发生膨胀。石墨本征结构的变化,是负极劣化的主要因素。     

LiFePO4锂离子电池的制备工艺研究

采用液态锂离子电池工艺制备了204468型大容量LiFePO4锂离子电池。利用XRD、SEM及充放电方法对电池的电极表面形貌和电池电化学性能进行表征和测试。结果表明：在面密度为3．0g／m^2,压实密度为2.0-2.2g／cm^3、电池脱气时间为48h的条件下,204468型LiFePO4锂离子电池首次放电比容量达到138．8mAh／g,0.5C循环100周容量保持率95％,5C放电容量达到86％以上。     

不同电极面密度锂离子电池的容量衰减机理

采用3种电极面密度(其中正极面密度分别为11.0 mg/cm2、14.0 mg/cm2和17.0 mg/cm2)组装成以磷酸铁锂(LiFe-PO4)为正极活性材料的锂离子动力电池,考察了常温循环性能.用交流阻抗、XRD和SEM等方法分析了容量衰减的机理,发现3种电池常温循环性能差别的原因,主要是电池可逆锂损失的程度不同...     

磷酸铁锂锂离子电池模组过放电失效分析

以方形铝壳磷酸铁锂(LiFePO_4)正极锂离子电池为对象,研究LiFePO_4动力电池组在使用过程中的过放电行为。通过单体及模组的过放电测试、扣式电池的循环伏安测试,还原动力电池组在实际使用过程中出现的失效状态,表明LiFePO_4在电压大于0的过放电会加速容量衰减。这种衰减导致串联模组在使用中产生容量差,容量较低的电池在模组正常的充放电区间内将过放至电压小于0,导致电池失效析铜。     

溶剂组成对LiFePO4电化学嵌脱锂性能的影响

应用循环伏安和恒电流充放电等方法研究了橄榄石型LiFePO4正极材料在不同混合溶剂的电解液中的电化学嵌脱锂性质,探讨了影响LiFePO4正极材料性能的溶剂因素。研究表明:溶剂组成对电极的比容量、倍率充放电性质和电化学循环性质都有影响。     

蓄电池用腐植酸的化学改性及电化学行为研究

本文对蓄电池用腐植酸进行化学改性,以提高其在蓄电池中的使用性能。采用循环伏安法研究改性腐植酸在充放电过程中的电化学行为,探索不同分子结构的腐植酸对电极反应过程的影响。实验结果表明：腐植酸的电化学行为与腐植酸分子量及其羧基含量密切相关。腐植酸分子羧基含量增加,电池充放电容量增大,蓄电池电学性能提高。     

锂离子电池集流体的研究

研究了锂离子电池用Cu和Al集流体.用恒电流测试研究了Cu和Al作为不同电极集流体的充放电性能,并用线性扫描伏安法研究了它们的极化曲线.结果表明:Cu和Al分别作为锂离子电池负极和正极集流体时,都具有嵌锂容量小、高电化学稳定性、降低电极极化的特点.