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何骁龙石晓龙王子阳韩路豪姚斌 《储能科学与技术》2023,(1):218-226
锂离子电池作为目前电动汽车的主要能源电池,其在外界滥用条件下的热失控问题受到广泛关注,研究不同滥用下尤其是多种滥用共同作用下的电池热失控特性可有效提高电池使用安全性。本工作以车用50 Ah方型动力三元锂离子电池单体作为研究对象,利用大功率充放电循环仪和电加热装置,进行了1 C倍率过充、150 W局部过热及其共同作用下的电池热失控实验。对不同工况下热失控实验现象、质量损失、温度变化、升温速率变化、升温部位和电压变化等实验结果进行对比分析,结果表明:过充过热共同作用下电池热失控具有更大危险性,电池热失控时间比单一滥用减少约35%,热失控时电池SOC比过充减小约35%,电池电压会出现“持续上升—突降至零”现象。本研究可为车用三元锂离子电池热管理系统安全设计提供参考。 相似文献
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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。 相似文献
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岳金明;刘媛丽;陈一霞;禹习谦;李泓 《储能科学与技术》2025,(4):1564-1573
电解液是锂离子电池的关键组分之一,溶剂作为电解液的主体部分,不仅决定了锂离子的液相传输速率和溶剂化结构,还会影响固态电解质界面膜的组成和结构,溶剂检测在科学研究、公共检测及工业生产等领域中都会涉及。随着电解液的种类越来越多,成分相较于常规电解液变得更复杂,对电解液的检测方法也提出了更高要求。一般来说,电解液检测分析包括定性分析和定量分析,定性阶段确定的组分种类越多则越有助于开展后续分析。就溶剂检测而言,基于气相色谱-质谱联用技术,期望一次进样能尽可能多地检测出不同种类的溶剂及添加剂,且能同时满足酯类、醚类及苯环类等溶剂的分离需求。本工作介绍了一种电解液溶剂及添加剂组分的气相色谱-质谱检测方法,通过对进样口温度、升温速率、柱温、柱流量等参数进行优化,改变色谱柱对不同组分的吸附能力,利用不同组分在惰性气流中流动的速度差,最终同时实现了碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯等15种酯类溶剂,及二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚2种醚类溶剂,缩醛类溶剂1,3-二氧环戊烷,以及苯环类溶剂环己基苯等共计19种组分的有效分离,提供了一种全面、高效且对多种溶剂和添加剂具有普适性的电解液定性检测方法。 相似文献
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《能源研究与利用》2017,(4)
良好的热管理系统是锂离子电池安全及高效使用的保证,电池热管理需要确保电池在安全温度范围内且电池组内最大温差不超过5℃。文中运用UDF建立生热速率随放电时间变化的内热源模型,研究单体电池及电池组在不同工况条件下电池的热性能及小通道对锂电池热管理系统的冷却性能。电池侧以电池组的最高温度、最大温差以及不均匀度反映小通道对电池组热性能的影响。小通道侧运用努塞尔数反映小通道的对流传热特性。模拟结果显示,锂离子电池的放电速率越大,电池内部温度升的越快,电池所处的环境对电池热性能影响较大。同时,小通道中冷却流体的流速和种类对锂离子电池的最高温度、最大温差以及不均匀度影响显著。 相似文献
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电解质作为锂离子电池的重要组成部分,对于锂离子电池的安全高效使用至关重要。有机硅具备优异的热稳定性和化学稳定性,且易于实施化学改性,作为锂离子电池电解质具备很大潜力。从有机硅在锂离子电池电解质的应用范畴出发,综述了近年来人们对有机硅在电解质应用领域的探索,同时有机硅电解质的未来研究方向进行了展望。 相似文献
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动力电池是新能源汽车的核心部件,而电解液是制约动力电池发展的关键。电解液一般由碳酸酯类溶剂、锂盐和添加剂组成,其性质对电池的高低温、倍率、寿命等性能有显著影响。高比能动力电池所需电解液的主要开发策略是利用功能添加剂在电池正、负极同时形成稳定的保护膜,同时稳定界面。文章回顾了近年来匹配高压正极材料和高容量硅碳负极材料所需添加剂的组成和基本功能,论述了添加剂作用机理和发展趋势,认为300 W·h/Kg高能量密度电池电解液的关键在于开发新型多功能添加剂。 相似文献
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锂离子电池安全性问题的本质是电池内部发生了热失控,热量不断的累积,造成电池内部温度持续上升,其外在的表现是燃烧、爆炸等。因此,锂离子电池的安全性与比能量、使用温度和倍率性能等存在一定的矛盾。电池能量密度越高、倍率性能越快和使用环境越恶劣,其能量剧烈释放时对电池体系的影响就越大,安全问题也越突出。当前锂离子电池电解液一般由低闪点的碳酸酯、对痕量水和温度敏感的LiPF6和其它添加剂组成,本身具有高度可燃性。同时,电解液与正负极材料之间形成界面膜被认为是电池热失控的起点。因此,电解液改性是提升电池安全性的重要措施。本文分析了离子液体和氟代溶剂等溶剂对电解液安全性的提升效果,对比了多种锂盐对电解液安全性的影响,介绍了阻燃剂、过充保护剂、锂枝晶抑制剂和成膜稳定剂等电解液添加剂对锂电池安全性的改善。最后,从电池整体应用性能的角度出发,讨论了今后高安全性锂离子电池电解液的研发方向。 相似文献
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In the current work, a series of experiments are carried out to investigate the degradation behavior of lithium-ion batteries during overcharge cycling, as well as the influence of ambient temperature on the degradation. In which, different charge cut-off voltages (4.5, 4.8, and 5.0 V) and ambient temperatures (0°C, 20°C, 50°C, and 70 °C) are included. During the overcharge process, the batteries demonstrate severe temperature rises, and several key electrochemical parameters such as the charge capacity, energy density, median voltage, and resistances all increase, revealing the deterioration of heat generation and electrode kinetics. Besides that, batteries exhibit serious degradation behavior during the overcharge cycling, which is presented through the evolution of battery temperature curves, charge voltage curves, and internal resistance curves. Moreover, the severity of degradation exacerbates with the increasing overcharge degree. Finally, it is found that deep-overcharged batteries may be more sensitive to the ambient temperature than slight-overcharged ones, where an abusive temperature can significantly aggravate the corresponding degradation. 相似文献
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Cong-jie Wang Yan-li Zhu Fei Gao Chuang Qi Peng-long Zhao Qing-fen Meng Jian-yong Wang Qi-bing Wu 《国际能源研究杂志》2020,44(7):5477-5487
In this paper, the overcharge tests of 25 Ah LiFePO4/graphite batteries are conducted in an open environment and the overcharge-to-thermal-runaway characteristics are studied. The effects of current rates (C-rates: 2C, 1C, 0.5C, and 0.3C) and states of health (SOHs: 100%, 80%, 70%, and 60%) on thermal runaway features are discussed in detail. The overcharge process can be summarized into five stages based on the experimental phenomena (C-rate ≥ 1 and SOH ≥ 80%): expansion, fast venting after safety valve rupture, slow venting, intense jet smoke, and explosion, while the battery cannot explode at lower C-rates and SOHs. The maximum pressure increases with the increase in C-rate or SOH. There are five obvious inflection points in the voltage curve during overcharge process. The V1 (point B) of aged battery, corresponding to lithium plating on the anode, changes little with C-rates. It is slightly lower than that of the new battery. A sharp drop in voltage (point E) is probably due to the internal short circuit (ISC), caused by the local melting and rupture of the separator. It takes more than 2 minutes from the moment of ISC to thermal runaway regardless of the SOH, indicating that there are a few minutes to take safety measures if the voltage is an indication parameter. The onset temperature of thermal runaway decreases first and then increases as the SOH decreases from 100% to 60% during 1C constant overcharge tests. These results can provide guidance for the thermal management of the whole battery life cycle and the reuse of retired batteries. 相似文献
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提高锂离子电池快速充电能力是当前电池发展的重要方向。快速充电电池应具有优异的锂离子扩散能力,其开发需要从正极和负极角度选择合适材料,同时也要考虑电解液对快充性能的影响。基于现有文献资料,从多维度出发概括总结了开发具有快充性能电池的方法,包括改善电解液的扩散性能,降低去溶剂化势垒和改善固体电解质界面（SEI）膜性能。低熔点溶液、高溶质浓度、高离子迁移数均能改善电解液扩散性能,提高电池的快充性能。选择低溶剂化结合能电解液能够提高电池快充性能。电解液溶剂的选择、溶质浓度的改变、电解液添加剂的加入均能改善负极SEI膜的性质进而提高电池快充性能。电解液开发和创新是快充电池性能提高的关键要素。 相似文献
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电解质是锂离子电池的关键材料,作为锂离子传输的媒介,其选择直接影响锂离子电池的能量密度、循环性能、倍率性能、储存性能及安全性等特性。我国电解液产业经过十多年的快速发展,已经具备了一定的国际竞争力。本文以锂离子电池电解液产业国产化进程为切入点,梳理了该产业的发展脉络,对国内电解液企业的市场份额和竞争格局进行了重点剖析;以电解液常用添加剂的专利持有情况为例,评述了国内外主要企业在电解液专利申请方面的差别;介绍了3C电池电解液、动力电池电解液、储能电池电解液以及功能性电解液等四大类产品的性能特点,着重阐述了前两类产品的设计开发思路;对我国锂离子电池电解液行业标准亦作了简述;展望了电解液材料的技术发展方向和产业前景。 相似文献
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In this paper, the cone calorimeter is used to investigate the combustion characteristics of typical combustible components for lithium-ion battery (LIB). The incomplete combustion of solvents, lithium salt, and separator results in the generation of residue. The melting of the separator at the early stage shows a more obvious endothermic reaction than the decomposition of LiPF6 resulting in smaller peak heat release rate (HRR). The exothermic reaction of separator combustion increases the internal temperature and produces more heat; however, the sustained endothermic reaction of LiPF6 decomposition leads to the opposite result. Due to the different boiling points, the single solvent has different quasi-steady-state combustion and boiling combustion time nodes. Different sizes of burn pans have little effects on HRR, but it has a significant impact on the mass loss rate (MLR) data. The average MLR ratio of the three solvents is close to that of the burn pan area. These tests could be the reference of more detailed analysis of the combustion mechanism of LIB and practical applications. 相似文献