车用锂电池充电技术综述

本文简单阐述了车用锂离子动力电池充放电的基本原理。在单体电池充电理论的基础上,对单体电池的充电方法进行了介绍和比较。根据国内外学者对电池组均衡充电的研究进展,总结了动力电池组均衡充电的各种技术,并对其性能进行分析,为动力电池充电技术的研究与发展提供参考。     

车用锂电池充电技术综述

本文简单阐述了车用锂离子动力电池充放电的基本原理。在单体电池充电理论的基础上,对单体电池的充电方法进行了介绍和比较。根据国内外学者对电池组均衡充电的研究进展,总结了动力电池组均衡充电的各种技术,并对其性能进行分析,为动力电池充电技术的研究与发展提供参考。     

充放电过程液相锂离子浓度变化及机理

采用三电极电池实时监测不同倍率充放电过程中全电池、正极对锂、负极对锂以及浓差电池电压变化,得到不同倍率下充放电过程中正负极之间液相锂离子浓度变化规律,与此同时还研究了不同层数隔膜三电极电池正负极之间液相锂离子浓度的变化趋势.本工作通过恒电流间歇滴定法(GITT)测试了三电极电池中正极Li(Ni0.65Co0.2Mn0.15)O2(NCM65)电极表观化学扩散系数和负极石墨电极表观化学扩散系数.结果表明,充放电过程中正负极之间液相锂离子浓度变化与负极对锂电位有关,且充电过程正负极之间液相锂离子浓度大于放电过程正负极之间液相锂离子浓度.充电过程中,倍率越大,正负极之间液相锂离子浓度越大,放电过程则相反.通过增加正负极之间隔膜层数以此增加扩散路径,隔膜层数增加正负极之间液相锂离子浓度有所降低,总体锂离子浓度变化趋势保持不变,但靠近正负极侧液相锂离子浓度有一定差异.GITT测试正极NCM65电极表观化学扩散系数(3.57×10-9～5.63×10-8cm2/s)大于负极石墨电极表观化学扩散系数(1.16×10-10～8.21×10-8cm2/s),且负极石墨表观化学扩散系数的变化趋势也与负极对锂电位有关,因此得出正极脱嵌锂速度大于负极,液相锂离子浓度变化受负极扩散的影响.     

锂离子电池多尺度非均匀性概述

动力电池高续航、长循环、快速充电和高安全性等严苛的使用要求推动着锂离子电池技术的革新.然而,这也使得电池内部从颗粒材料到电芯各层级的均匀性问题变得突出,成为决定电池综合性能的关键因素.研究锂离子电池多尺度的非均匀性成因及改善策略,是目前电池制造与电池管理中亟待解决的重要问题.本概述系统地总结了锂离子电池材料颗粒、电极微...     

锂离子电池低温快速加热方法研究进展

锂离子电池的性能直接影响电动汽车的续航、安全性和可靠性.低温环境下,锂离子电池功率特性变差、循环寿命衰减、可用容量降低,同时面临低温充电难、充电易析锂等问题,这些因素阻碍了电动汽车的发展.低温加热技术是电池热管理系统的核心技术之一,是缓解动力电池在低温环境下性能衰减的关键.本文综述了包括内部自加热法、MPH加热法、自加...     

动力电池及充电基础设施技术发展对电动汽车能量补给方式的影响研究

电动汽车能量补给有两种典型模式—电池充电和电池更换,选择何种模式与动力电池的尺寸重量、能量密度、制造成本、电池管理系统及充电设施均有着密切的联系。对目前在国内外电动汽车上应用最广泛的磷酸铁锂和三元材料锂离子电池的发展水平进行了描述,同时分析了电动汽车充电和换电两种模式对电动汽车动力电池及充电基础设施等因素的要求,提出了电动汽车能量补给在何种条件下适合采用充电或换电模式的结论。     

基于锂离子电池热失控模型的电热耦合滥用条件分析

由锂离子电池热失控引发的各类安全问题是目前电动汽车和大规模储能电站继续推广的一大瓶颈.电、热滥用是引发电池热失控的关键原因,研究锂离子电池的热失控现象对保证锂离子电池安全运行意义重大.基于锂离子电池热失控模型,系统研究了充电倍率、环境温度和散热条件等因素对锂离子电池热失控过程中电、热响应特性的影响.结果表明,相较于常温下的过充热失控过程,在过充-过热耦合作用下,电池热失控SOC会有所降低,当处于极端高温环境时,热失控在电池未充满阶段即可发生.在过热及低表面换热环境下,充电倍率对电池热失控SOC影响不大;在过热及自然对流环境下,随着充电倍率增加,电池热失控SOC提高,热失控时间提前.本研究为可靠的电池安全预警技术开发提供了支持.     

Application of SiO/C composite anode material for lithium -ion batteries

硅基材料因其较高的比容量而受到研究者广泛的关注。本文选取高比容量SiOx与NG复合材料作为锂离子电池负极材料,研究了不同SiO/C复合比例对全电池的能量密度和循环性能的影响。不同比例SiOx/C复合材料的首次容量和首次效率有明显差别。与石墨材料相比,SiOx/C复合材料的膨胀程度略有增加。随着SiOx比例的增加,全电池的能量密度先是上升然后下降,但其循环稳定性却有所降低。当SiOx比例在4%时,全电池能量密度提升1.2%,500周循环后容量保持率在80%以上,可以满足商业化锂离子电池的使用要求。     

硬碳包覆人造石墨作为锂离子电池负极材料的快充性能评价CSCD

电动汽车及混合动力汽车的发展对锂离子电池的功率特性提出了更高的要求.目前商业化的锂离子电池负极材料以石墨为主.然而石墨材料的层间距较小(0.335 nm),锂的扩散受到限制,不利于大电流充电.因此,制备和评价具有快充能力的石墨负极材料将有力推动锂离子电池在电动汽车中的应用.本文选择了一种小粒径(约6.7 μm)人造石墨,通过包覆硬碳进一步提高材料的快充性能.采用SEM、BET等表征材料的物理指标.考察材料首次充放电曲线、倍率、电化学阻抗和锂离子扩散系数等,评价硬碳包覆对快充性能的影响.     

锂离子电池析锂及析锂回嵌行为的三电极分析

利用三电极电池研究了锂离子电池在不同条件下的析锂行为,并通过X射线衍射(XRD)及原子吸收(AAS)进行了相应的材料表征.结果表明,当锂离子电池在充电过程发生析锂时,其负极对参比的电势曲线在接近0V左右会出现析锂电势平台,在接下来的放电过程中同样在0V附近出现析锂回嵌的电势平台.因此充放电过程中在0 V新出现的平台可以作为锂枝晶形成和回嵌的判断依据,具体反应可表示为:Li++e??Li.由于电极电势平台代表着相应的相变反应,故通过该电势平台对应的时间与相应的充电或者放电电流可定量分析析锂过程中可逆锂及不可逆锂的占比.此外,结合低温析锂后负极对参比电势曲线的变化及相应的相变表征结果发现,负极表面形成的锂枝晶在常温搁置期间能够重新嵌入到石墨内部.主要原因是锂枝晶与石墨形成了浓差电池,在搁置期间发生了局部放电,导致部分锂嵌入石墨.本工作提供了一种锂离子电池析锂的定量分析方法,为析锂行为的发生及预测提供实验的依据,对分析锂离子反应及失效过程有一定指导意义.