基于磷酸铁锂电池的110kV变电站直流系统中的电池容量选择

磷酸铁理电池作为新型锂离子电池,以其能在苛刻的条件下可靠运行的能力,正受到各行业的广泛关注,特别是在电动汽车领域和储能领域,已经开始大力推广。但其作为后备电源,在变电站站用电源领域尚未见到应用。文中以某110kv变电站作为范例,结合变电站的规程和磷酸铁锂电池的特性,详细介绍了在站用电源领域磷酸铁锂电池的容量计算。     

不同聚乙烯醇用量水热还原合成LiFePO4/C

以聚乙烯醇(PVA)为还原剂、FePO4为铁源,水热还原合成LiFePO4/C,分析了PVA用量对产物形貌和性能的影响。XRD、XPS、红外光谱及SEM分析表明:在水热条件下,PVA能完全将三价铁还原为二价铁,得到橄榄石结构的LiFePO4。产物的形貌因PVA用量的不同略显差异。电化学性能测试表明:随着PVA用量的增加,产物的电化学性能提高。PVA用量为3.0 g的产物,在2.0~4.5 V的0.1C首次放电比容量为160.8 mAh/g,以5.0C循环50次,容量保持率为96.9%。     

正极材料LiFePO4研究与产业化的进展

叙述了锂离子电池用磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料的主要合成方法,如高温固相法、液相合成法,对碳包覆、金属离子(La+、Sr2+)掺杂和其中可能含有的杂质(Li3PO4、Fe3+)做了概括。介绍了LiFePO4的最新研究进展,论述了LiFePO4的基本生产情况,并对未来的发展进行了展望。     

磷酸铁锂锂离子电池容量衰减机理分析

分析容量衰减机理,对优化电池体系十分重要。研究23 Ah方形铝壳磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池高温(55℃)循环容量衰减的机理。通过SEM、X射线能量色散谱(EDS)、XRD、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)及傅立叶变换红外光谱(FTIR),分析材料的表面形貌、晶体结构及界面组分。利用电化学微分电压曲线(DVA)及扣式半电池测试,对高温循环后的电池容量衰减机理进行量化分析。失效电池的电极活性材料,整体结构没有被破坏,正极活性物质颗粒表面出现裂纹,负极固体电解质相界面(SEI)膜增厚,有机锂化合物占比增大。DVA结果表明,可循环锂损失(LLI)和活性物质结构损失(LAM)分别占全电池容量衰减的74.82%和25.18%。扣式半电池测试结果表明,负极SEI膜和死锂、正极电解质相界面(CEI)膜、正极结构损失分别占全电池容量衰减的77.13%、1.83%和21.04%。     

石墨/LiFePO4电池高温储存后的性能

研究了石墨/磷酸铁锂(LiFePO4)电池高温(55±2℃)储存后的性能.以25％～ 75％荷电态(SOC)储存时,电池和LiFePO4电极的容量均为先略有增加、后衰减,容量达到最高点时,LiFePO4电极的阻抗减小,动力学性能提高,对性能变化起决定性作用,原因是脱锂态储存时LiFePO4和FePO4体积差引起的内应力,使两相的晶粒发生分裂,产生新鲜界面.     

隔膜对LiFePO4高倍率软包锂离子电池性能的研究

影响锂离子电池快速充放电的因素很多,包括电池设计、正负极的尺寸、正负极材料结构、正负极面密度、正负极材料压实、电极表面电阻、电解质传质阻力等。本文研究了隔膜对LiFePO_4锂离子电池高倍率充放电性能影响。选取正极材料D50在(1.0～4.0)μm,比表面积(12～15)m~2/g,负极材料D50在(10.0～18.0)μm,比表面积(1.0～2.5)m~2/g,隔膜为16μm三层共挤时电池具有较好的倍率性能;室温下,在(2.0～3.65)V范围内,30C,40C放电容量分别是1C的91.99%,91.10%。室温下,在(2.0～3.65)V范围内,4C充电,4C放电,循环6145次,容量保持80.79%。     

铁磁性杂质对LiFePO4锂离子电池性能的影响

定量分析商品化磷酸铁锂(LiFePO4)中的磁性杂质及含量,得出主要成分是含铁化合物或铁单质.通过逆向试差手段,在实验电池制作的合浆阶段添加铁粉,考察铁粉添加量对电池性能的影响.随着铁粉添加量从0增加到50.0×10-4％,电池首次充电(0.10 C至3.65 V)比容量由157.7 mAh/g升高至174.4 mAh/g,首次循环的库仑效率由85.7％下降到76.2％,与分容24 h的电压降由5.47 mV逐渐升至43.9 mV相对应.随着铁粉添加量从0增加到10.0×10-4％,高温(55℃)搁置7 d,绝对值电压及漏电流增大,容量保持能力由98.37％下降到84.15％;常温(25℃)搁置28 d,绝对值电压也增大;对分容后的电池进行拆解,发现负极上黑点呈上升趋势,可归因于正极侧铁粉在充电过程中被氧化,游离在电解液中,穿过隔膜到达负极表面,放电时被还原并沉积在负极表面,造成失效.     

LiFePO4/Cl石墨锂离子电池的高温循环性能

采用透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)研究了水基及油基磷酸铁锂(LiFePO4)/Cl石墨体系锂离子电池的高温(60℃)1C循环性能.与油基极片对称电池相比,水基极片对称电池EIS的实部相当,但扩散系数小;EIS及全电池监测的结果表明:负极片没有明显的变化,水基正...     

电动汽车用LiFePO4/C锂离子蓄电池性能

对最新开发的150AhLiFePO4/C锂离子蓄电池进行了试验测试。分析和评价了其电压特性、容量特性、直流内阻特性、功率特性和温度特性,同时与其他动力电池的性能进行了比较。研究表明,LiFePO4/C锂离子蓄电池在安全性、循环寿命、成本和对环境友好等方面的特点适于电动汽车应用,但综合性能优势尚不明显,尤其是低温性能需要改善,比能量和比功率需要进一步提高。     

电动汽车用LiFePO4锂离子电池安全性分析

根据新颁布的《电动汽车用锂离子蓄电池》汽车行业标准介绍了关于对锂离子电池的主要安全性能指标,结合国内外LiFePO4锂离子动力电池的发展现状,分析了LiFePO4锂离子电池的耐高温、耐充电性能和短路、滥用实验情况;认为,LiFePO4锂离子动力电池具有比较好的安全性能。该电池的热管理系统可以作为故障诊断和安全隐患排查的关键手段,结合对电池端电压检测、SOC计算来防止电池的过充、过放电。     

温度对磷酸铁锂动力锂离子电池性能的影响

在不同温度下对32131-8Ah圆柱锂离子电池进行电学性能测试,考察了温度对锂离子电池放电性能的影响。结果表明：温度对锂离子电池的充放电倍率、放电功率、电阻及不同荷电状态（SoC）下的放电能力都有较大的影响,其中在常温下基本都能达到最优结果,温度上升或者下降都会对电池造成不同程度的负面影响。     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO4的改性研究

采用机械化学与高温固相相结合的方法合成了磷酸铁锂复合材料,采用X射线衍射(XRD)对材料进行了表征,重点分析和讨论了复合材料振实密度的影响因素,同时测试了不同掺杂方式所得复合材料的电化学性能。结果表明,采用三价铁源能显著提高复合材料的振实密度;采用碳包覆和金属离子掺杂相结合的方式合成的磷酸铁锂复合材料在室温、1C条件下的放电比容量达到150.2mAh/g。     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO4的研究进展

锂离子蓄电池正极材料的研究正在向高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展。橄榄石型LiFePO4近年来引起注意。由于它具有170mAh/g的理论比容量和约3.5V的电压、较好的常温和高温稳定性、低廉的成本和优良的环保性能,有望作为大型移动式锂离子蓄电池的正极材料。对该材料的特性及研究情况进行了较为全面的总结,重点介绍了其结构特点与性能的关系,以及国外为改进其综合性能而进行的有关研究:(1)LiFePO4制备方法(包括高温固相合成法和低温液相合成法);(2)导电性物质的修饰以提高其在大电流密度下的比容量;(3)常温和高温贮存稳定性的实验;(4)LiFePO4的离子导电性和电子导电性。     

LiFePO4锂离子电池金属异物的来源与控制

金属异物的存在易导致锂离子电池发生内部短路,产生热失控危害。通过采集原材料投料工序磁棒吸附物和各工序采样点采集物的方式,对LiFePO₄锂离子电池生产过程中的Fe、Cu、Al等金属异物来源进行分析。基于分析结果提出:金属异物的控制需从完善检测标准和强化现场管控两方面同步开展,质量管理可作为控制LiFePO₄锂离子电池内部金属异物的一种手段。     

电动汽车用磷酸铁锂离子电池的PNGV模型分析

以国产新型150Ah磷酸铁锂离子电池为研究对象,分别对其在0℃和30℃的PNGV模型参数进行了辨识。将其内阻参数与电池直流内阻进行对比分析,考核了磷酸铁锂离子电池的PNGV模型在FUDS工况循环下的仿真精度。研究表明:由于温度对磷酸铁锂离子电池特性的影响较为显著,PNGV等效电路模型的仿真精度会随着初始温度的变化有所波动,所以为了保证仿真效果,必须在更多的温度点上进行参数辨识并进行优化;PNGV等效电路模型适用于城市工况下的仿真。     

通信直流系统与站用直流系统的整合

通信直流系统与站用直流系统的整合,可以节约投资,减少维护工作量。文章分析了2类直流系统在主要技术参数、供电电压、蓄电池供电时间、供电质量、工作方式等方面的异同点,论证了变电站直流系统整合的可行性,提出了变电站内直流系统整合的方案,并对直流系统整合中存在的疑问进行了详细分析。     

LiFePO4锂离子电池充电限制电压的研究

介绍了采用改性聚氧化乙烯（PEO）作黏结剂制作LiFePO4锂离子电池。以不同的充电限制电压分别测试了电池的循环性能。试验结果表明：充电限制电压在3．6—4．0V时,电池的循环性能较好;充电限制电压在4．1V以上时,电池的循环性能明显较差;充电限制电压在3．6—4．0V时,电池的放电容量基本无变化。     

LiFePO4锂离子电池的高倍率充放电性能

研究了正极材料、正极面密度、导电剂含量及电极结构对18650型LiFePO4锂离子电池高倍率充放电性能的影响。当D50为1.92μm,比表面积为11.4 m2/g,正极面密度为2.8 g/dm2,导电剂含量为4.0%时,电池具有较好的加工性能和倍率性能。相比于单极耳结构,双极耳结构电池的内阻减小了50%,为14 mΩ左右,且分布集中;5.00C充电和15.00C放电时的表面温升很小。在2.0～3.8 V充放电,优化后的20.00C、30.00C放电容量分别为1.00C时的96.6%、86.1%,1.00C充电、10.00C放电,第300次循环的容量保持率为86.3%。