长寿命软包装钛酸锂/锰酸锂锂离子电池性能

以钛酸锂为负极、锰酸锂为正极制作了软包装锂离子电池,分析了钛酸锂/锰酸锂电池在充放电过程中产生的气体成分,研究了影响钛酸锂电池胀气的因素,如钛酸锂材料、电解质溶液酸度、电解质溶液添加剂等。进一步开发出性能优越的35 Ah软包装钛酸锂/锰酸锂电池,该电池常温1 C循环3 000次后容量保持87%,高温55℃、1 C、1 300次循环后仍能保持85%的初始容量,并具有良好的倍率性能和搁置性能。     

钛酸锂电池化成工艺的探索研究

基于钛酸锂电池在循环过程中胀气的问题及进一步提升钛酸锂电池循环寿命的开发需求,本文主要研究钛酸锂电池化成工艺,即采用不同的化成电流,测试每一步充放电结束后电池的体积变化,计算出每一步充放电过程中的产气量及产气速率。结果表明：化成电流越小,化成过程产气量越大,产气速率越小。因此,化成过程中损失的电解液量越少,电池的保液量越大,从而电池循环性能越优,循环后电池体积变化越小。     

2-氯苯甲醚对锂离子电池防过充性能的影响

采用循环伏安扫描、充放电循环、过充测试等手段,研究了2-氯苯甲醚作为锂离子电池电解液添加剂,对电池的防过充性能及常温循环寿命、高温循环性能的影响.研究发现,2-氯苯甲醚的氧化峰电位为4.67 V(vs.Li/Li~+),在磷酸铁锂电池中与石墨负极具有较好的相容性.0.5 C/5 h、1 C/3 h过充时不漏液、不起火、不爆炸;作为添加剂使用时电池1 C倍率常温循环338次容量保持率为81.4%:60℃高温1 C倍率循环200次容量保持率为79.9%.     

钛酸锂电池恒功率及恒流测试特性比较

为了掌握钛酸锂电池在恒功率条件下的特性,促进钛酸锂电池在储能领域的应用和发展,分别以恒功率充放电模式、恒流充放电模式对钛酸锂电池进行了倍率及循环寿命测试,对两种测试方法下电池的容量、能量、内阻等特性进行了比较,并比较了电流-容量(安时)参数评价体系与功率-能量(瓦时)参数评价体系的不同。结果发现,相较于恒流模式,钛酸锂电池在恒功率模式下的放电容量、能量、效率等衰减较快,内阻随放电深度的增加增大较快;相较于电流-容量(安时)参数评价体系,功率-能量(瓦时)参数评价体系能更快、更明显地监测到电池性能的变化。     

高安全长寿命LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/Li_4Ti_5O_(12)电池的制备

研制以Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))分别为正、负极活性物质,25μm厚的聚乙烯为隔膜的方形(245 mm×160 mm×6 mm)12 Ah铝塑膜软包装锂离子电池。筛选电极材料、电解液配方,并通过优化工艺制作的电池在1.5~2.7 V充放电,在常温(25℃)下以4.00 C循环6 000次的容量保持率大于98%,且不胀气;以0.50 C放电,在高温(55℃)下的容量为常温时的108.2%;最高脉冲放电比功率为2 232 W/kg。5只100%SOC电池串联进行针刺测试,不起火、不爆炸。     

风力发电钛酸锂电池制备及电气性能试验分析

通过优化的工艺制备了一种方形12 Ah铝塑膜软包装的风力发电锂离子动力电池,所制备电池的正负极活性物质分别为LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12)),隔膜为25μm厚的聚乙烯。对所制备的电池在1.4~2.8 V的条件下进行充放电测试,当常温下以4.0 C循环6 000次时电池容量的保持率高于97%,且并未出现胀气现象;当高温下以0.5 C放电时容量为常温下的109.1%,且脉冲放电比功率最高为2 236 W/kg,当对5只100%SOC的电池串联后进行针刺测试时,并未出现起火爆炸等现象。     

钛酸锂电池常温循环寿命研究

钛酸锂电池的循环寿命是其一项重要性能评价指标。文中以软包钛酸锂电池为研究对象,在常温下开展循环老化试验,通过电压微分分析和容量增量分析等原位分析方法对电池全生命周期内的容量衰减、内阻增加等原因进行分析,提出了一种基于特征参数的剩余容量估计方法。经综合分析认为：钛酸锂电池容量衰退的主要原因是正极材料损失和锂离子损失,而电池在寿命末期容量加速衰退的原因是电池内阻急剧增大。     

风力发电钛酸锂电池制备及电气性能实验分析

通过优化的工艺制备了一种方形12 Ah铝塑膜软包装的风力发电锂离子动力电池,所制备电池的正负极活性物质分别为LiNi1/3Co11/3Mn1/3O2、钛酸锂(Li4Ti5O12),隔膜为25μm厚的聚乙烯.对所制备的电池在1.4～2.8V的条件下进行充放电测试,当常温下以4.0C循环6 000次时电池容量的保持率高于97％,且并未出现胀气现象;当高温下以0.5 C放电时容量为常温下的109.1％,且脉冲放电比功率最高为2 236 W/kg,当对5只100％ SOC的电池串联后进行针刺测试时,并未出现起火爆炸等现象.     

磷酸铁锂电池充放电循环过程中电化学阻抗实验研究

本文研究了磷酸铁锂电池充放电循环过程中电化学阻抗变化特征，采用不同规格磷酸铁锂电池在不同放电深度（DOD）、荷电状态（SOC）、充放电倍率等条件下进行实验。实验结果发现:在一定充放电循环周期内，电池欧姆阻抗基本维持稳定，说明电池经过长期充放电循环后未出现严重劣化；电荷转移阻抗先减小后增大，表明在充放电循环初期电池被活化，但在循环后期电池性能逐渐衰退，电荷转移难度增加；固态扩散阻抗仅在充放电循环初期出现显著下降，随后保持稳定，表明初期活化过程可明显改善锂离子的固态扩散。进而得出:若电化学阻抗谱中各部分电阻值无明显增大，表明电池未出现严重的性能衰退，内部性质稳定；用电荷转移阻抗变化可对电池衰减性能进行准确评价；造成电池阻抗增大的主要原因在于正极阻抗的增加。     

石墨/Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电池储存后的衰减机理

用充放电测试、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线能谱(EDX)等方法,研究了石墨/Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电池高温储存后的性能变化.在55℃下储存后,Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2正极的容量衰减较大,同时阻抗增大,动力学性能下降.储存后的容量衰减...     

18650型锂离子电池的循环容量衰减研究

研究了18650型锂离子电池常温循环性能和容量衰减机理。采用恒流-恒压制式对锂离子电池进行200次充放电循环测试,用交流阻抗技术对不同循环次数的电池进行分析,将不同循环次数的电池正负极与锂片分别组成半电池测试其容量,利用扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、空气渗透仪等测试手段对不同循环次数后的锂离子电池正负极、隔膜的形貌和结构进行了表征。结果表明,电池在前200次循环过程中容量衰减率为15.6%;而正极和负极容量分别损失6.6%和4.3%。电池容量衰减主要来自于活性锂离子的损失以及电极活性材料的损失,活性锂离子的损失可能是由于在循环过程中电解液与正负极活性材料反应不断消耗活性锂离子造成的;正极活性材料层状结构规整度下降,离子混排度提高,负极活性材料上沉积钝化膜,石墨化程度降低,隔膜孔隙率下降,导致电池电荷传递阻抗增大,脱嵌锂能力下降,从而导致容量的损失。     

尖晶石型Li4Ti5O12的制备与性能分析

采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12。用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料Li4Ti5O12均具有良好的尖晶石型结构,其中草酸与钛酸四丁酯物质的量比为1.0时Li4Ti5O12电化学性能最佳,以0.5C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到140.82mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在120.06mAh/g,保持率为85.26%。     

锂二次电池的高温循环性能及其容量损失

研究了锂离子电池在常温和高温60℃时电池的循环性能和容量衰减原因.采用恒流-恒压(CC-CV)充放电制度对锂离子电池在不同温度下进行了300次的充放电循环测试,运用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)测试手段对不同温度下循环300次后的锂离子电池电极材料的形貌和结构进行了表征,并运用充放电测试和交流阻抗技术对电池电化学性能进行了研究.结果表明,升高温度后锂离子电池表现出较高的初始容量,但电池的循环稳定性降低,容量衰减速率加快.充电过程中电极极化加剧是导致高温下电池容量迅速衰减的主要原因,而在高温条件下电荷传输电阻增加和由于大量气体的产生使电极发生形变,使放电容量进一步衰减.     

动力电池循环膨胀力研究

锂离子动力电池在使用过程中会发生电池鼓胀,既影响电池的寿命,也会由于其鼓胀超过模组框架允许极限而发生模组框架的破坏,进而引发安全事故,因此研究动力电池生命周期内膨胀力的变化规律对于提升电池性能及安全具有重要意义。总结了NCM622三元和磷酸铁锂体系动力电池使用寿命过程中机械力的变化规律,研究结果表明:(1)无论是三元体系还是磷酸铁锂体系动力电池,都会随着容量的衰减,膨胀力逐渐增加;(2)在单次充放电过程中三元电池由于正极材料晶胞体积变化很小,电池形变主要受负极材料影响,所以内部鼓胀力随着电压的增长而增加;磷酸铁锂电池由于正极材料在充放电过程中的变化影响,在充电和放电过程中电池膨胀力会分别出现波谷;(3)三元电池和磷酸铁锂电池的循环容量衰减和膨胀力增加均符合线性关系,循环过程中磷酸铁锂电池的容量衰减较三元电池慢,且磷酸铁锂电池膨胀力增长也小于三元电池。膨胀力的变化规律为防爆阀的泄爆压力和模组结构强度设计提供重要依据。研究表明释放循环过程中的膨胀力可以提升电池的使用寿命。     

LSC包覆改性LiFePO_4/C锂电池正极材料特性研究

采用酒精悬浮液法对商用LiFePO4/C进行了La0.6Sr0.4Co O3-δ(LSC)包覆改性,LSC包覆量为1%~5%(质量分数),通过充放电测试、电化学阻抗测试考察了不同包覆配比对材料高倍率放电比容量和循环性能的影响。结果表明,适当含量LSC包覆可提高LiFePO4电池高倍率放电比容量和循环性能,以4%(质量分数)LSC包覆改性的LiFePO4/C作为蓄电池正极材料时,2 C充放电时比容量较改性前提高22%,55次充放电循环后容量损失率减小22.1%,以其替代LiFePO4/C可增大蓄电池容量,延长蓄电池组使用寿命,具有良好的应用前景。     

1865140型(LiMn2O4+LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)/Li4Ti5O12电池的性能

使用锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴锰酸锂(LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2)混合正极材料和钛酸锂(Li4 Ti5 O12)负极材料,制备了中倍率1865140型锂离子电池.制备的电池在12 min内可充满电池容量的80％以上,且电池表面温度不超过35℃;在室温下以2.00 C循环1 200次,容量保持率高于91％;在高温55℃下以1.00 C循环1 000次,容量保持率高于82％.FreedomCAR混合脉冲功率特性表明:在放电深度(DOD) 10％ ～ 70％内、10s脉冲充放电状态下,电池的阻抗都在9 mΩ以下;50％DOD时的10s放电比功率为372 W/kg,充电比功率为520 W/kg.     

LiNi0.75Co0.2Al0.05-xMgxO2的合成及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.75Co02Ab0.05-xMgxO2(x=0,0.01,0.025),通过充放电实验、慢扫描循环伏安法和交流阻抗技术进行了电化学性能测试.结果表明:对LiNi1-xCoxO2实施共掺杂Mg2 、Al3 ,可改善其层状结构稳定性和充放电循环特性.将所得LiNi075Co0.2Al0.025Mg0.025O2作为锂离子二次电池正极材料,电池首次放电比容量达170 mAh/g,经100次循环充放电后仍能保持初始容量的78.3%.     

负极为钛酸锂的软包装锂电池

以锂钛复合氧化物Li4Ti5O12作负极,三元材料作正极的软包装锂电池为研究对象,对电池进行高倍率充放电,结果显示电池高倍率充放电性能表现优异。电池在6 C充电和6 C放电下,循环900次,容量保持率仍然在88.6%左右。对比了三种不同电解液和不同化成方式下电池的性能表现,结果表明采用电解液3的电池在循环性能和容量保持率方面表现最佳,在循环724次(6 C充6 C放)之后,容量保持率仍然有96.4%。     

废旧电池再生磷酸铁锂正极的钛掺杂改性研究

对废旧锂离子电池再生磷酸铁锂正极材料,采用钛元素进行掺杂改性。用X射线衍射仪和扫描电镜分析不同掺杂量对材料物相结构和形貌的影响。用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法测试材料电化学性能。与未掺杂的再生LiFePO_4/C相比,掺杂5%Ti的LiFePO_4/C(LFT5P/C)材料电荷传递阻抗减小,电化学性能明显提高。掺杂正极在0.1 C下首次放电比容量高达140.6 mAh/g,1 C倍率下循环近400次,每次的容量衰减率仅为0.019 6%。     

Cs型圆柱密封MH/Ni电池的研究

试制并测试了Cs型金属氢化物—镍电池的性能.电池平均容量为2.4Ah,5C率放电时的容量为0.2C率时的89%,低温放电性能良好.电池充放电循环后,其贮氢电极的扫描电镜实验及X—光电子能谱实验表明,贮氢合金充放电循环后被粉化、氧化.系统地测定了Cs型金属氢化物—镍电池在不同放电深度下的交流阻抗行为.