正极材料对钛酸锂电池性能的影响

分别以LiMn₂O₄、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂和Li₄Ti₅O₁₂为正负极活性物质，制备钛酸锂软包电池。研究了两种正极材料对钛酸锂电池性能的影响，结果表明正极材料的工作电位对电池大倍率放电和充电的性能有较大影响，正极材料的表面包覆有利于抑制电解液在高温55℃的分解改善电池寿命。LiMn₂O₄/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C放电容量达到了标称容量的95%;LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C充电恒流比达到了92%，其55℃、2 C循环1 200次后容量保持率在80.3%以上。     

氧化石墨烯改性LiFePO4正极材料的电化学性能

采用球磨法制备不同氧化石墨烯添加量的LiFePO₄/GO复合材料,研究氧化石墨烯添加量对LiFePO₄正极锂离子电池性能的影响。通过XRD、SEM、FTIR、XPS和相关的电化学方法研究了材料的物理和电化学性能。结果表明,球磨法制备LiFePO₄/GO复合材料不改变LiFePO₄的物性,与纯LiFePO₄相比,LiFePO₄/GO复合材料表现出更好的高倍率性能和循环稳定性。其中LiFePO₄与GO质量比为100∶1.25时,GO-1.25混合材料在0.5 C放电倍率下循环100次后显示出154.9 mAh/g的放电比容量,其容量保持率为98.7%。     

不同锂离子正极材料掺杂对硫正极性能的影响

探讨了硫正极中掺入锂离子正极材料(磷酸铁锂LiFePO₄、三元材料NCM、富锂锰基材料LRMB)对锂硫电池性能的影响。研究发现，富锂锰基材料最有利于提高锂硫电池的电化学性能，并且其添加量为10%(质量分数)时，效果最好。通过一系列电化学性能测试发现，硫正极中掺杂锂离子正极材料能够调控活性硫的电化学行为，促进可溶性长链多硫化锂(Li₂S_x)向难溶性短链硫化锂(Li₂S)的转化，进而提高锂硫电池的电化学可逆性，降低电池的极化现象。这为提高锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。     

铬氧化物材料在锂电池中的应用与研究进展

铬氧化物既能够作为正极材料,也可作为负极材料应用于锂离子电池中。多电子反应的铬氧化物作为正极材料时具有较高的理论质量比容量和工作电压,其中Cr₈O₂₁和Cr₂O₅是当前研究中关注度最高的多电子反应的铬氧化物,也是非常有前景的锂电池正极材料。铬氧化物中能够用作锂电池负极材料的主要是Cr₂O₃,它不仅有较大的理论比容量,又有较低的放电平台,成本也相对较低。介绍了Cr₈O₂₁和Cr₂O₅正极材料的最新研究成果,并介绍了放电机理、制备方法、改性手段及应用,同时,比较分析了不同制备工艺下制得的样品结晶度、形貌和电化学性能。负极方面介绍了Cr₂O₃的电化学特性及其在电池方面的应用,综述了一些改性方法以解决材料的导电性和循环性能问题,如包覆、掺杂、纳米结构化等,这些研究成果为未来锂离子电池负极材料的选择提供了新的研究方向。     

多孔性V2O5的制备及在锂离子电池中的应用

五氧化二钒(V₂O₅)作为正极材料,在锂离子电池中存在循环不稳定、倍率性能差等缺点,且锂化机理研究有限,作为负极材料的研究更是缺乏。采用聚乙烯醇(PVA)辅助软模板溶剂热法制备多孔性V₂O₅(PVO),所得PVO的结晶度高,为相互连接的V₂O₅纳米棒组成的多孔结构。使用PVO为负极材料制备的半电池,容量和稳定性高,倍率性能较好,在放电过程中产生了新化合物,以0.2 A/g的电流在0.02～3.10 V充放电,第500次循环的放电比容量可达762.1 mAh/g。制备的LiFePO₄/PVO全电池以0.1 A/g的电流在1.5～3.5 V充放电,第100次循环的放电比容量为176.8 mAh/g。     

无钴Fe-Mn基富锂正极材料的研究现状

在层状固溶体富锂正极材料Li_1+δ(TM_xMn_1-x)_1-δO₂（TM为过渡金属）中,无钴Fe-Mn基富锂正极材料（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂成为潜在的高性能、低成本锂离子电池正极材料。从材料的设计、结构、电化学性能和合成改性工艺等方面,综述（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂的研究进展。重点讨论利用Fe^3+/4+的氧化还原设计Fe-Mn基固溶体正极材料,分析晶体结构;讨论不同合成方法和包覆改性对材料倍率性能、循环性能和安全性的影响。针对亟待解决的循环寿命和首次不可逆容量大的问题进行分析和展望。     

钛铌氧族化合物钠离子电池负极材料研究进展

钠离子电池与锂离子电池的储能机理十分相似。由于钠离子电池具有成本低和钠资源丰富等优势,引起了人们的广泛关注,随着研究的进一步深入,有望在未来取代锂离子电池被广泛应用。为获得高性能钠离子电池,研究和开发比容量高、倍率性能好和循环性能优异的储钠电极材料势在必行。作为嵌入型负极材料的钛铌氧族化合物（TNO,包括TiNb₂O₇和Ti₂Nb₂O₉等）具有良好的钠储存能力,近年来得到了研究人员的关注并取得了一定进展。综述了TNO作为钠离子电池负极材料最新研究进展,简述了TNO材料的研究历史,分析了材料结构,介绍了TNO在钠离子电池方面取得的成果,探讨了研究过程中该材料存在的问题及改良方法,促进钠离子电池负极材料的开发。     

添加剂PhIS对LiFePO4锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池的性能，研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO₄软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO₄锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电，在-10℃低温下于2.00～3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。     

四大类锂离子电池正极材料进展

作为目前最有前景的绿色储能设备,锂离子电池研发和应用有利于解决环境污染问题和缓解化石能源危机。在很大程度上,电极材料尤其是正极材料的选择,决定了锂离子电池的电化学性能。从层状氧化物正极材料、聚阴离子型正极材料、尖晶石型正极材料及富锂三元层状正极材料四个方面对国内外的相关研究工作进行了综述,以期对研制具有高比能量、高安全性能、低成本、无污染的锂离子电池正极材料有所帮助。     

定向循环技术回收制锂的研究进展

从退役锂离子电池中回收锂是解决锂资源短缺的重要途径之一。从退役锂离子电池产业链出发,分别研究退役三元正极材料和磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池中定向循环回收制锂的技术进展,分析不同技术优缺点,并展望该工艺的发展趋势和前景。三元正极材料锂离子电池前端提锂工艺有助于提高锂回收率,磷酸铁锂锂离子电池湿法回收有较高的锂回收率。同时,提出构建高效低成本浸出体系、优化低温焙烧体系,构建全链条一体化定向循环低碳回收体系的设想。     

锂离子电池箱爆炸危险性仿真及泄爆设计

运用流体力学软件Fluent和爆炸模拟软件Flacs,对锂离子电池箱内气体爆炸危险性进行分析,得出不同扩散时间、不同点火位置、不同正极活性材料(LiFePO4、LiNi0.8Co0.15A10.05O2和LiCoO2)电池和相同电池不同荷电状态(SOC)下电池箱内气体的爆炸特性和规律,在此基础上,对电池箱泄爆方式进行设...     

Formation of chemical species and their effects on microorganismsusing a pulsed high-voltage discharge in water

The primary mechanism for sterilization of microorganisms by high-voltage pulses has been considered to be an electrical breakdown of the cell membrane. However, it is expected that many kinds of chemically active species would be generated by an electrical discharge in a needle-plate or rod-rod electrode system. Therefore it is necessary to identify the chemical species produced by the discharge and to investigate lethal effects of the active species on microorganisms. In the present study, the formation of active species in water (without O ₂ flow) and their effects on yeast cells were investigated using needle-plate electrodes. In the presence of the streamer discharge, H and OH radicals were detected by means of emission spectroscopic analysis of the discharge light. Hydrogen peroxide (H₂O₂) was also detected by absorption spectrophotometry using a reaction of peroxidase and catalase. The effect of the electrical conductivity of the water on the formation of the active species was investigated. Maximum ·OH and H₂O₂ concentrations were obtained at a water conductivity of about 10^-5 S/cm. The H₂O₂ formation mechanism was considered to be a recombination reaction of ·OH. The lethal effects on beer yeast of ·OH and H₂O₂ generated by the pulsed electrical discharge in water were also investigated. It was found that ·OH had almost no effect in reducing the survivors. However, the H₂H₂ did kill the yeast cells: the logarithm of the survival ratio decreased linearly with increasing H₂O₂ concentration     

基于集成经验模态分解与集成机器学习的锂离子电池剩余使用寿命预测方法

准确预测储能锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life, RUL)对于电力系统的安全性与可靠性至关重要。针对锂离子电池老化轨迹呈现非线性变化的问题,提出一种基于集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)和集成机器学习的锂离子电池剩余使用寿命预测方法。首先,利用集成经验模态分解算法分解锂离子电池老化数据。其次,分别利用集成的长短时记忆神经网络与相关向量机对分解得到的残差数据序列和本征模态数据序列建模预测。最后,融合预测的残差数据序列和本征模态数据序列,综合计算锂离子电池未来寿命老化轨迹。采用储能锂离子电池老化数据进行验证,结果显示所提出的锂离子电池RUL预测方法具有更好的鲁棒性与非线性跟踪能力。     

计及动态非均匀热特性的储能软包锂电池充放电热路模型

当前锂离子电池热行为解析模型与仿真模型在储能应用中面临效率或精度挑战。提出一种计及动态非均匀热特性的软包锂电池热分析方法，为储能系统提供电池状态在线评估工具。首先，构建热路模型和解析偏微分方程组，以捕捉充放电过程中电池动态非均匀热特性。其次，建立迭代机制确定求解参数，发展一种兼顾精度和效率的求解算法。将热解析模型和算法应用于商用储能锂电池温度评估。多种充放电工况下的实验结果表明，所提方法具有毫秒级计算成本和小于3%的温度误差，参数标定、迭代机制增强了该方法的工程适用性。该方法对储能电池管理系统展现出良好的应用潜力。     

Modeling and Management of Batteries and Ultracapacitors for Renewable Energy Support in Electric Power Systems–An Overview

Abstract—Energy storage devices and systems are playing a major role in all electrical systems from small electronics devices and automotive systems to the utility grid. The main objective of this article is to review energy storage devices, management, control, interface, and demonstrations for electrical power systems. Various types of energy storage systems are discussed, but the main focus is on batteries and ultracapacitors. Different types of batteries and their electrical models are explained. Three major types of ultracapcitors are also discussed. The battery management system and its functions, controls, and hardware are discussed. Various power electronics-based interface systems for battery and ultracapcitor charging and discharging are presented. Applications of energy storage systems for utility applications, including renewable firming, power shifting, and ancillary services, are discussed.     

太阳能光伏应用中的储能系统研究

在独立的光伏系统中,为了进行持续的能量供应必须使用储能装置。本文对在光伏系统中应用的蓄电池的主要特点进行了分析研究。当前在太阳能光伏系统中主要使用的蓄电池是铅酸、镍镉、镍氢蓄电池,本文对他们的性能特点进行了详细的分析总结和比较,并且对在光伏系统中会对蓄电池的性能和寿命有重大影响的因素进行了分析、研究,同时也介绍了两种新型储能系统。     

锂锰电池恒流预放电与电性能的关系

为探究恒流预放电模式与电性能之间的关系,使用多种恒流预放电模式对制备的锂锰电池进行处理,并对高温存储前后的电池进行电性能测试.利用相关与回归分析的方法,研究锂锰电池预放电时间、电流和预放电容量与电性能的关系.与小电流(30 mA)相比,使用大电流(80 mA)恒流预放电,可降低电池的内阻.高温存储后,经大电流预放电后的...     

电网侧大规模电化学储能运行效率及寿命衰减建模方法综述

电化学储能在电力系统中扮演着重要的角色,近期对电网侧大规模电化学储能参与电力系统调度运行及控制的研究层出不穷。电化学储能的运行效率和寿命衰减特性受到储能充放电速率、充放电深度和运行温度的非线性影响,这些影响在现有的电网侧电化学储能研究中考虑的并不全面。文中介绍了锂离子电池、超级电容和全钒液流电池3种电化学储能系统的原理与特点,综述并归纳了这3种电化学储能系统运行效率的建模方法和寿命衰减的建模方法。最后,提出了电网侧大规模电化学储能系统运行效率和寿命衰减建模方法有待进一步考虑的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

LiFePO4锂离子电池的低温性能改进

利用多巴胺自聚合原理,通过包覆一层氮掺杂的碳质材料(无定型碳)来降低磷酸铁锂(LiFePO₄)材料的表面电阻,提高低温下Li+迁移速率。采用含氟有机溶剂氟代碳酸乙烯酯,以物质的量比为1∶1的双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)和双(五氟乙基磺酰基)亚胺锂(LiBETI)为混合锂盐,制备1 mol/L混合锂盐电解液(MLiE),以解决电池在低温环境下性能下降的问题。与目前的商业LiFePO₄/石墨电池相比,组装使用MLiE的LiFePO₄锂离子电池在-20℃于3.65~2.50 V充放电,0.1 C、0.2 C、0.5 C和1.0 C放电容量分别增加了37.4%、44.6%、51.1%和65.3%。