汽车用动力锂电池研究

采用三元材料(NCM)为正极活性物质,人造石墨与软碳为负极材料制成20 Ah的锂离子铝壳电池,研究了电池的电化学性能,实验表明:单体电池的循环寿命达到2 000次,容量保持率仍然在80%以上;低温-20℃放出87.79%的容量,高温55℃放出100%的容量,表现了很好的高低温性能;以3 C充电充入容量的80%,其中恒流充入整个容量的95%,5 C放电放出设计容量的96.35%;倍率性能也有较好的表现。制备的三元体系汽车用动力锂电池,具有较宽的使用温度范围和较长的循环寿命,满足了汽车用使用要求。     

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。     

稀土铅基板栅合金对动力型铅酸电池性能的影响

本文研究了稀土铅基板栅合金对动力型铅酸蓄电池性能的影响。首先选用含稀土元素镧的铅基合金板栅组装成动力型铅酸蓄电池,根据《电动汽车用铅酸蓄电池》(QC/T 742—2006)标准对电池的容量、放电性能、充电接受能力、循环寿命和装车行驶里程进行了测试。测试结果表明:添加稀土元素的电池相对于普通电池,初始容量稍有下降;任何温度下稀土元素都能提高电池的放电性能,尤其在低温和高温时,效果更加明显;添加稀土元素的动力电池的快速充电接受能力明显高于普通电池的;稀土添加剂可以提高电动汽车用动力电池的循环使用寿命。电动汽车行驶结果表明,前200次循环以内,使用稀土铅基板栅合金电池和普通电池时的行驶里程相当,但200次循环使用后,使用普通电池时的行驶里程急剧减少,而用稀土电池在第600次循环时的行驶里程还能达到38 km。     

高性能18650型锂离子电池倍率和低温电化学性能的评估及研究

本文采用高镍三元层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn(0.3)O_2材料作为正极材料、中间相炭微球作为负极材料制备了18650型锂离子成品电池。电化学性能表明,该锂离子电池具有优异的高倍率特性和低温循环性能。常温测试环境中,电池在3C大电流充放电及2.0-4.2 V工作电位条件下(1C=1553.8mA/g),1000次循环后实际容量保持在80%以上。尤其是低温-20℃测试温度下,采用0.33C充电和1C放电,电池循环100周后的容量保持率高达99.8%,表现出优异的低温循环稳定性能。     

PC作电解质组分的锂离子蓄电池高低温性能

研究比较了含和不含碳酸丙稀酯(PC)两种电解液的063048型锂离子蓄电池的循环性能、高温和低温放电性能。结果表明,室温下两种电解液的电池初始容量和循环稳定性相似,两种电解液的电池都表现出良好的循环性能,循环50次后电池容量都保持在95%以上。电池的高低温性能测试结果表明,含PC比不含PC组分电解液的电池在70℃的高温下和-10℃的低温下放电容量高得多。70℃和-10℃下,不含PC电解液的电池容量分别只有室温时的46%和68%,而含PC电解液的电池容量分别保持在78%和87%。     

软碳掺杂对大容量锂离子电池低温性能的影响

锂离子电池的低温性能是制约锂离子电池发展的重要因素之一。研究了负极中掺杂20%软碳的电池样品在低温条件下的倍率充电性能、低温放电性能及低温循环性能。实验结果表明,负极掺杂20%软碳的锂离子电池,-10、-20℃充电容量分别能达到25℃时充电容量的91.11%和81.74%;-20℃循环50次,剩余容量为低温初始容量的91.91%。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

LiFePO_4锂离子电池的低温性能

采用循环伏安和充放电测试研究了LiFePO4和碳负极材料的低温性能.LiFePO4在25℃时的0.1 C和0.3 C放电比容量分别为156 mAh/g和148 mAh/g,在-20℃时分别为91 mAh/g和65 mAh/g.碳负极材料在-20℃下以0.1 C和0.3 C放电,几乎可放出25℃时的全部比容量.约330 mAh/g.LiFePO4是LiFePO4锂离子电池低温容量的主要影响因素.     

袋式阀控式密封镉镍蓄电池的开发和应用

分析了不同结构的镉镍电池实现密封和少维护的原理,重点介绍了袋式阀控式密封少维护镉镍蓄电池的特点及应用。采用充电效率高、析气量低的活性物质是实现密封和少维护的关键,电池结构的优化设计和阀控式气塞的应用是实现密封和少维护的重要技术措施。该蓄电池可以与普通袋式镉镍蓄电池实现互换,在55℃高温时能放出额定容量的100%,0℃时可放出额定容量的90%,-18℃时可放出额定容量的70%,在-40℃仍能放出额定容量的20%,因此,高低温性能优良;在1.42～1.45V/只、浮充电压下浮充使用时,每Ah每天的耗水量仅0.005～0.015mL,可实现2～5a不维护的目的。该蓄电池恒压充电接受能力好,可靠性高,寿命长,适用范围广,特别适合于长期浮充电使用,是袋式电池的发展方向,符合用户的需求。     

空间用锂离子蓄电池循环寿命衰降机理分析

锂离子蓄电池是一个亚稳态的体系,在循环和存储过程中由于界面副反应和材料不可逆相变的存在导致了锂离子蓄电池的界面阻抗增加和可逆比容量的损失。分析了空间用高比能锂离子蓄电池在循环中可逆比容量的损失机理,研究表明:在经过2 500次循环后(2.75～4.2 V,1.2 C充放电),该电池可逆比容量仍然在78%以上。通过EIS、XRD等分析表明:该电池循环中的可逆比容量损失主要来自于正极材料的可逆比容量损失和界面阻抗增加,负极在循环中的可逆比容量损失不足3%,对全电池的可逆比容量损失没有贡献。