串联型磷酸铁锂直流电源系统应用研究

随着智能变电站的发展,磷酸铁锂蓄电池将逐渐替代阀控型铅酸蓄电池,成为直流电源系统的组成部分.根据现有的工程需求,确定了串联型磷酸铁锂蓄电池作为变电站直流电源系统的组成元素,并分析了其在110 kV～500 kV变电站的配置容量.针对磷酸铁列蓄电池无法浮充的问题,提出了新型拓扑结构和控制策略用以解决磷酸铁锂蓄电池的浮充问...     

磷酸铁锂储能电池过充热失控仿真研究

锂离子电池的热失控是导致储能电站发生起火或爆炸等安全事故的根本原因,研究锂离子电池热失控的发展规律和本征特性对于电化学储能电站的安全监测和故障预警具有重要意义。建立了磷酸铁锂储能电池在过充条件下的三维电化学-热耦合热失控的仿真模型,通过镀锂动力学方程量化过充负极镀锂量,引入SEI膜生长动力学方程反映镀锂与电解液反应速率,以量化负极镀锂与电解液反应产热,并引入其他副反应产热方程共同研究磷酸铁锂电池早期过充热失控温度变化及各副反应产热情况。分别研究了不同充电倍率(1C、2C、3C),不同环境温度(20℃、30℃、40℃)下磷酸铁锂电池热失控早期负极表面镀锂量变化、热失控温度变化曲线以及各副反应产热量变化特性,分析磷酸铁锂电池过充热失控温度发展过程及副反应产热规律。结果表明,负极镀锂与电解液反应作为过充热失控过程最起始的副反应,在电池热失控早期促使了其他副反应的开启,成为过充热失控的起始。本研究可为磷酸铁锂电池过充热失控早期过程探究提供理论参考。     

磷酸铁锂动力电池常温循环衰减机理分析

常温循环寿命是锂离子电池应用的重要指标,磷酸铁锂电池具有阴极结构稳定和电解液成分简单的特点,是研究锂离子电池工作机理的重要手段.研究磷酸铁锂电池的常温衰减机理对于完善锂离子电池衰减机理的认知和电化学性能提升有重要意义.本文以不同健康状态(SOH)的商业化磷酸铁锂电池为样本,研究其常温循环容量衰减的原因.使用电化学微分容...     

网带式磷酸铁锂烧结炉的设计与应用

针对生产磷酸铁锂的工艺特点,研制了一种新型全纤维材料的氮气保护网带炉,在全密封炉胆的设计和制造、炉衬选材、气氛控制中采用了一些独特的设计。该设备适用于磷酸铁锂电池材料的批量生产,使用效果表明了这种窑炉设备具有节能性好、温控精度高、运行平稳、安全可靠、操作方便、制造成本低等特点。     

锂离子电池低温电解液的研究进展

锂离子电池在低温条件下运行时,电池的电化学性能已经不能达到最佳状态,存在容量迅速恶化的问题,这限制了其在极寒地区以及航空、国防军事等特殊领域的应用。因此,提高电池的低温性能成为研究热点之一。本文通过对相关文献的探讨,综述了改善锂离子电池低温性能的策略,着重介绍了电导率较高的新型锂盐、由低熔点和高介电常数组成的混合溶剂以及有助于形成稳定SEI膜的成膜添加剂对电池低温性能的影响,重点分析了上述因素对于锂离子电池低温性能的影响机制。综合分析表明,Li+的溶剂化结构与去溶剂化过程在电极界面上的行为直接决定了电池的低温性能。本文强调了从电解液的溶剂化结构入手来设计低温电解液的重要性,为未来低温锂离子电池开发提供了新思路。     

磷酸铁锂正极材料改性研究进展

锂离子二次电池(LIBs)是当今新能源领域的主流储能器件。磷酸铁锂(LiFePO4)凭借高能量密度、低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势,成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。如何提高其输出功率以及低温下的能量密度和使用寿命,是磷酸铁锂正极材料面临的主要挑战。本文通过对近期相关文献的探讨,归纳总结了近年来针对磷酸铁锂正极材料的主流改性策略。详细分析了元素掺杂提高材料电化学性能的内在机理,梳理了不同包覆剂对磷酸铁锂的保护机制,这两种手段可有效提高磷酸铁锂正极材料的电子电导率和离子扩散速率,实现材料更高的能量密度、更长的循环寿命和更高的倍率性能。此外也总结了磷酸铁锂常见补锂添加剂的特性及其对正极首圈库仑效率和放电比容量的改善行为。综合分析表明,多种元素共掺杂,先进碳材料包覆和高容量补锂材料的添加有望成为提升磷酸铁锂电化学性能的重要策略。最后,对磷酸铁锂正极未来在商业化生产改良和开发柔性电极等方向的发展前景和面临的挑战进行了展望。     

锂硫电池电解质研究进展

环境和能源是人类社会发展的两大核心问题,开发具有更高性能的新型二次电池体系是目前解决能源存储和实现环保交通出行的重要研究方向。锂硫电池比传统锂离子电池具有更高的理论比能量,而且活性物质硫储量丰富、价格低廉、容易获取,对环境友好,应用前景广阔。而电解液是锂硫电池重要的组成部分,开发新型功能性电解质对于抑制锂硫电池的穿梭效应以及电池安全性有着重要的意义。本文从电解质盐、溶剂、添加剂以及固体电解质几个方向对锂硫电解液进行了综述,并对锂硫电解液未来的发展方向进行了前瞻性的探讨。     

磷酸铁锂蓄电池在新型变电站直流系统中的应用CSCD

随着发电站和变电站自动化程度的提高,为变电站和发电站提供通讯、调度、控制、照明等动力的直流系统显得尤为重要,直流系统为电力控制和操作提供重要的电力保障,是电力系统控制、保护的基本保障。如果直流电源系统供电不可靠失电,将导致变电站所有通讯、调度、控制、保护、照明处于瘫痪状态,无法保证变电站的安全稳定运行,在变电站站用电源事故停电情况下,整个电站失去可控性和保护,极易造成电网事故,给电网安全稳定运行带来潜在风险。直流电源是变电站的心脏,电池是电源的最后屏障,目前国网公司暂无磷酸铁锂电池的生产能力。     

热电池用贫锂相磷酸铁锂正极材料的制备及性能研究

随着小型化、高比功率热电池的发展,其对高压正极材料的需求也越来越迫切.贫锂相磷酸铁锂(LixFePO4)具有优异的热稳定性和高的电极电位,具备热电池正极材料的应用潜力.为此,文中通过电化学方法成功制备了LixFePO4正极材料,并对其进行高温充放电性能研究.结果 表明700℃工作温度下,基于贫锂相LixFePO4的单体...     

动力锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

磷酸铁锂具有价廉、环保、热稳定性好等优点,是理想的锂离子动力电池正极材料之一,因此受到行业的广泛关注。本文阐述了磷酸铁锂的结构和性能特点,介绍了磷酸铁锂的制备方法和研究新进展,基于目前研究现状讨论了存在的问题。     

废旧磷酸铁锂动力电池回收利用研究进展

本文结合近几年国内外废旧磷酸铁锂动力电池回收利用的研究结果,对废旧磷酸铁锂动力电池回收利用最新技术进行详细综述,包括预处理过程、正负极材料及电解液的多种回收再利用方法。着重介绍了正极材料回收工艺,包括火法冶金、湿法冶金中酸浸工艺及生物浸出技术、直接再生技术;并分别介绍了负极的再生利用技术及电解液的超临界CO2回收工艺。系统总结了废旧磷酸铁锂动力电池回收利用的最新进展,对目前废旧磷酸铁锂动力电池回收利用过程中存在的问题进行分析,未来应对回收工艺及原理开展深入研究,开发出清洁、环保、流程短的回收工艺,对不同类型的回收材料采用不同回收处理方式,从而真正实现废旧磷酸铁锂动力电池全组分高效率、高质量回收。     

束缚力对磷酸铁锂电池安全性影响

本工作采用循环寿命末期的大容量方型铝壳磷酸铁锂动力电池,以测试金属板模拟电池单体在电池系统中的束缚力场景,系统地研究了束缚力对动力电池过放电、过充电、外部短路、加热、针刺5项安全性能的影响。结果表明,束缚力对电池安全性能有显著影响,束缚力(约3 kN)的存在可有效降低电池安全风险,提高电池安全性能。束缚力的存在可有效避免过放电电池鼓胀及漏液,降低过充电爆炸概率,减缓外部短路引发的内阻及鼓胀增长,减少漏液、内部短路的发生,延缓加热触发热失控的温度,提高针刺安全性,避免浓烟释放和起火。本研究有助于提高科研人员对方型磷酸铁锂动力电池安全性的认识,为电池系统设计、安全标准制定等提供数据支撑。     

基于有限元方法的磷酸铁锂动力电池热仿真CSCD

针对新能源车用磷酸铁锂动力电池的温度分布问题,本文以本公司生产的磷酸铁锂动力电池为研究对象,基于电池热分析的数学模型和有限元分析方法,利用ANSYS软件对单体电池的温度分布进行了仿真计算。结果表明,在1C、2C和3C放电倍率下,单体电池的最高温度分别为34．3629℃、53．7926℃和83．3099℃。在冷却方式中,水冷的冷却效果最佳。本文为电池设计和测定电池实际温度分布提供了依据。     

硫系电解液添加剂对镍钴锰酸锂//石墨锂离子电池性能的影响北大核心CSCD

本工作系统研究了6种添加剂[碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸乙烯酯(ES)、硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙二醇环硫酸酯(PCS)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、1,3-丙烯磺酸内酯(PST)]对镍钴锰酸锂(NCM111)//石墨体系锂离子电池电化学性能的影响,通过对比首次充放电效率、放电容量、倍率特性、低温放电能力、高温存储性能以及循环寿命等发现:VC在各方面性能比较均衡,碳碳双键(C=C)能够改善成膜特性,循环性能优异,可独立使用;ES在化成、循环和存储过程中因电解液持续分解而胀气,无法单独使用;硫酸酯添加剂(DTD和PCS)能够明显降低阻抗并提升低温性能,但高温性能稍差;磺酸内酯添加剂(PS和PST)对抑制高温胀气效果突出,含有双功能基团的PST循环性能及抑制电压衰减的能力优于PS,但低温阻抗较高。综合对比发现,单组分硫系添加剂在某些性能方面有自己的特色,但也存在显而易见的缺陷,无法独立使用。通过与VC进行等比例复配,硫系添加剂循环性能差的问题得以解决,而高首效、低内阻、大倍率和高温稳定性等特色功能得以保持,二元联用后的综合性能显著优于单组分添加剂,采用添加剂联用方式来改善电池综合性能是较佳选择。     

磷酸铁锂电池多阶段利用可行性

磷酸铁锂动力电池进行材料再生利用的价值较低,开展全电池循环再利用是最大化其全生命周期使用价值的主要方式.通过建立不同电流负荷强度的三个阶段模拟工况实验方案,验证了磷酸铁锂动力电池多阶段再利用的可行性.实验结果表明在容量衰减至初始值的50％之前,所有样品的衰减均具有较高的规律性.当容量衰减至低于50％之后,个别样品出现容...     

羧甲基壳聚糖水性粘结剂改性及其在磷酸铁锂正极的应用研究

羧甲基壳聚糖（C-CTS）作为磷酸铁锂（LiFePO4, LFP）正极水系粘结剂的两种改性方式分别是：（1）与聚环氧乙烷（PEG）共混制备C-CTS/PEG复合粘结剂;（2）在C-CTS/PEG混合体系中,以三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基吖丙啶基)丙酸酯]（XR-104）作为交联剂制备可交联的C-CTS/PEG/XR-104水系粘结剂。本文考察了不同C-CTS/PEG质量比复合粘结剂对LFP正极的电化学性能的影响,C-CTS/PEG的优化重量比为3∶1,此时LFP正极表现出最佳的循环稳定性。电池在0.5 C下充放电测试,140次循环后容量保持率为99%。采用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和溶解实验等研究C-CTS/PEG与XR-104的交联反应,当交联剂XR-104的重量为C-CTS的1%时,LFP正极表现出最佳的电化学性能。     

软包磷酸铁锂电池高电压浮充后热安全研究

磷酸铁锂电池以其较好的安全性在储能领域得到了广泛应用。本工作以额定容量21 Ah的软包磷酸铁锂电池为实验对象,在25℃下以4.05 V、4.25 V、4.50 V和5.0 V高电压下浮充电24 h。研究单体高温热失控和材料热稳定性。结果表明,在4.25 V、4.50 V和5.0 V电压下均出现鼓胀,电压升高鼓胀加剧。在5.0 V电池破裂,负极活性材料溶解,铜集流体裸露,同时出现大量锂沉积。在4.05 V、4.25 V和4.50 V下浮充后的高温热失控试验中发现,随电压升高电池破裂温度下降,热失控触发温度由249.86℃升至278.65℃,提前破裂释放能量使得热失控触发温度升高,但并不具有较好的安全性,热失控最高温度由484.67℃升至516.08℃,最大温升速率也明显升高,且热失控触发到最高温度时间缩短,高电压浮充后电池热稳定性变差,热失控更加剧烈。隔膜在120.63℃开始发生相变,在367.06℃开始分解。而正、负极未出现明显分解,其自身热稳定性较好。因此应避免高电压使用,保持电池安全使用和稳定运行。     

混合动力汽车磷酸铁锂动力电池建模与SOC计算CSCD

为了准确和方便地研究混合动力汽车中的磷酸铁锂动力电池的性能,基于Thevenin电池模型,考虑了温度对模型的影响,通过库仑计数法估算电池荷电状态（SOC）。针对该电池,通过HPPC试验识别电池模型参数,在Matlab/Simulink中建立物理仿真模型进行仿真计算。研究表明：所使用的Thevenin电池模型精度高,对比模拟和实测端电压结果,两者变化趋势基本相同,端电压平均误差为3.6 V,最大误差为12.6 V,占电池额定电压0.79%,能真实的模拟电池充放电特性;结合库仑计数法计算电池SOC,能有效控制SOC的估算值在高精度范围内。模拟SOC和实测SOC结果进行对比表明,SOC精度保持在3%以内。     

基于交流阻抗法的退役磷酸铁锂动力电池分选成组技术研究

使用电化学工作站,通过交流阻抗法对70只退役磷酸铁锂动力电池进行了分析,得到了优化后的等效电路;系统研究了等效电路中各元件的参数与电池荷电状态的相关性。结果显示,使用交流阻抗谱中的欧姆内阻作为分组指标,分选后的电池组容量衰减率均低于常规内阻-容量法选出的电池组。该研究可为今后高通量、规模化筛选重组退役磷酸铁锂动力电池提供新的方法和理论依据。