钛酸锂电池胀气成分的气相色谱分析

介绍了使用气相色谱仪(GC)对钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))电池的胀气进行量化分析的方法。电解液成分不同的Li_4Ti_5O_(12)软包电池在55℃循环多次后,产生不同程度的胀气。使用标准气体对气相色谱仪进行标定后,再对电池的胀气成分进行量化分析。发现使用碳酸乙烯酯(EC)作为电解液溶剂的主要成分时,CO_2为生成气体的主要成分,其次是H_2和CO。在EC基的电解液中加入硅烷作为添加剂时,CO_2的含量超过90%,而且产气量也大大增加。当使用碳酸丙烯酯(PC)替换EC,并使用添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)时,产气量大大减少,生成气体的主要成分是H_2和CO_2。经过数百次循环后,放电态的软包电池放置于55℃烘箱存储两个月,生成气体中H2和CO2的含量减少,CO的含量增多。     

电流过载工况下三元锂离子电池性能衰退机制

三元锂离子电池在电动汽车和电力储能领域广泛应用,其寿命与安全是行业关注热点。该文研究25A.h商用三元锂离子电池在额定电流和2倍额定电流工况下,全寿命周期内性能衰退规律,并拆解循环后电池,表征关键电池材料,分析负极界面变化,从原子层级推演三元电池性能衰退机制。结果表明,在电流过载工况下,电池循环1500周前后性能出现加速衰退,并伴随满电直流内阻升高,库伦效率降低,电池产气等现象。这可能是由于过载电流加速正极材料中Ni³⁺、Co³⁺和Mn⁴⁺离子的析出,并迁移至负极表面催化电解液溶剂分解成小分子气体引起。过渡金属离子溶出、电池内阻增大以及电池产气,3个因素耦合加强,共同导致三元锂离子电池性能“跳水”现象。     

磷酸铁锂动力电池寿命中期低温安全性能

以剩余容量84%的磷酸铁锂动力电池为样品,首先在25、0和-10℃充放电循环,然后对不同温度循环后的电池进行热安全实验(ARC实验),最后对不同温度循环后的电池进行拆解,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进一步分析电池正负极材料的理化性能。实验结果表明,寿命中期的电池低温性能较差,电池在25、0和-10℃环境下,循环50周容量保持率分别为100%、93.5%和20%;寿命中期的电池低温循环后热安全性能降低,25、0和-10℃下循环后的电池热失控温度分别是165、157和108℃,低温循环使电池热失控温度提前;电池在低温循环过程中发生不可逆的电化学反应,负极极片表面产生锂枝晶,这是电池低温性能衰减和安全性能降低的主要原因。     

钛酸锂储能电池胀气机理研究进展

尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12)负极材料因其优异的循环和倍率性能引起了人们广泛的研究兴趣。但是基于Li4Ti5O12负极的全电池具有严重的胀气现象,高温下尤其明显。对于钛酸锂的大规模应用,解决破坏性气体的产生一直是一项关键的技术难题。本文综述了近年来有关钛酸锂胀气的研究进展,对气体的主要成分、影响因素以及产气机理进行了简要的总结,并提出可能的解决办法。     

三元电池和钛酸锂电池性能失效研究

锂离子电池寿命和安全已引起广泛关注。以25 Ah三元锂离子电池(NCM/C)和4.5 Ah钛酸锂电池(NCM/LTO)为样品,对比分析了这两种正极相似负极不同的电池在高温和低温工况下电池全寿命周期内性能衰退规律。拆解了新电池和循环后的电池,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对电池负极的形貌和界面进行对比;利用气相色谱(GC)分析了电池产气的组分和含量;采用C80微量量热仪对电池负极热学性能进行研究。结果表明,锂离子电池负极界面发生电解液分解的产气副反应是导致电池寿命快速衰退的重要原因;负极表面发生析锂是电池安全性能降低的主要因素。