三元电池和钛酸锂电池性能失效研究

锂离子电池寿命和安全已引起广泛关注。以25 Ah三元锂离子电池(NCM/C)和4.5 Ah钛酸锂电池(NCM/LTO)为样品,对比分析了这两种正极相似负极不同的电池在高温和低温工况下电池全寿命周期内性能衰退规律。拆解了新电池和循环后的电池,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对电池负极的形貌和界面进行对比;利用气相色谱(GC)分析了电池产气的组分和含量;采用C80微量量热仪对电池负极热学性能进行研究。结果表明,锂离子电池负极界面发生电解液分解的产气副反应是导致电池寿命快速衰退的重要原因;负极表面发生析锂是电池安全性能降低的主要因素。     

商品化锂离子电池的电化学特性

从电池的活化、内部阻抗、充放电特性、循环寿命、自放电等几方面研究了商品化锂离子电池的主要电化学特性及其制造工艺的关系。电池活化降低电池的内阻;导电剂及其粒径大小影响电池内阻与循环性能;负极材料中间相炭微球提高了正极活性物质的容量发挥,石墨改善了电池循环性能;1mol/LLiPF6/EC+DMC+EMC(2∶2∶1,体积比)电解液体系的锂离子电池显示了良好的循环性能。电池体积愈大,容量愈高,1C倍率循环时电池的容量衰减愈快。     

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。     

锂离子电池在高脉冲工况下老化机理的分析与研究

随着性能的不断提高，锂离子电池也开始应用到高能器件上，通常要求电池频繁做大电流脉冲放电。然而当前学术界对电池老化的研究只关注循环充、放电工况或其他车用工况，对高脉冲工况缺少研究。本文旨在研究高脉冲工况下锂离子电池老化特性及规律。在循环工况实验过程中，通过电性能测试，即容量测试、混合脉冲功率特性测试和容量增量测试，分析锂离子电池的老化特征。结果表明，相对于1 C循环老化工况，高倍率脉冲放电工况下的电池容量衰减更快，至480周循环容量衰退率就达到21.8%。内阻增加同样表现得迅速，480周循环极化内阻与欧姆内阻增长率分别达到85.0%与141.3%,是1 C循环工况电池的数十倍。同样IC/DV曲线变化也更加明显。     

负极涂膜对锂离子电池性能的影响

采用一种改善锂离子电池性能的方法,即对负极极片进行涂膜处理.研究结果表明:负极极片涂膜能显著地改善电池的循环性能(常温循环寿命提高了38.1%,高温循环寿命提高了66.7%),同时也改善了电池的搁置性能,常温搁置时电池容量的保持率提高3.6%,高温搁置时则降低了电池内阻的变化(由33.3%下降到6.5%);负极涂膜工艺对锂离子电池的倍率性能有微弱的影响.     

锂离子扣式电池的研制

本文报道了以LiCoO_2为正极、以石墨为负极的扣式锂离子UR2 450电池的研制结果。测试结果表明,UR2 450电池具有好的循环性能(电池循环寿命已达到450次),良好的大电流脉冲性能,能以C/3大电流充放电和小的自放电率。     

软碳电池储能电站低温特性研究

锂离子电池因具有优秀的倍率性能及循环寿命而得到广泛应用,但其较差的低温性能限制了它的进一步发展。而负极材料已成为影响锂离子电池低温性能的重要因素。软碳电池采用新型负极材料,其低温性能得到很大的改善。研究了电池内阻及制造工艺两方面对锂离子电池低温特性的影响,并在已有锂离子电池的基础上提出一种球型结构软碳作为负极材料,制备了锂离子电池,并用实验验证了该材料对电池低温性能的影响。实验结果证明,当温度为25和55℃时,放电深度均为100%。当温度进一步降低,放电深度有所下降,温度越低,下降越明显,但是总体下降幅度不大,在温度为-20℃时,放电深度依然能够达到80%以上。这证明软碳材料电池具有优秀的低温性能,这将扩大锂离子电池的应用范围,为某些特殊环境下的应用提供可能。     

聚吲哚的合成及在锂离子电池中的应用

采用化学合成方法制备了导电聚合物-聚吲哚,并将其应用在聚吲哚基聚合物锂离子电池中,这种聚吲哚基聚合物锂离子电池具有优异的循环寿命并且能够大电流充放电.该锂离子电池采用导电聚合物聚吲哚为正极,负极采用锂离子电池的负极,四氟硼酸锂为电解液.简易实验电池的性能测试表明:在10～103 A/m2放电情况下,电池容量在80～70...     

添加ZnSO4对Zn-Ni电池锌负极性能的影响

在锌负极活性物质中添加ZnSO4,用恒流充放电法研究了ZnSO4添加量对Zn-Ni电池性能的影响.添加适量ZnSO4可减少电池的内阻和内阻增大速度、提高负极活性物质利用率、延长电池循环寿命;添加1.0%对提高负极材料利用率的效果最明显;添加2.0%对减少电池内阻和延长电池循环寿命最有效;但ZnSO4的添加量不宜过大.     

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。     

LiFePO4/C电池循环性能和安全性能的研究

以磷酸铁锂(LiFePO4/C)为正极活性物质、石墨为负极物质组装成动力锂离子电池。详细研究了该电池的循环性能以及过充电对电池安全性能的影响。对电池充放电容量、循环性能和电压衰减进行测试。研究表明:LiFePO4/C电池在常温下具有较好的循环性能,但大电流放电性能欠佳;在低温状态下电池的容量和循环性能明显下降;频繁的过充电会导致LiFePO4/C电池的循环性能降低;大电流、高电压过充电对电池的性能影响最大,电池存在的安全隐患最多。以3C2 A电流过充电时对电池的影响最大;使用LiFePO4/C材料做为动力电池的正极材料时须避免过充电现象发生。     

Na2HPO4添加剂对Zn—Ni蓄电池负极性能的影响

为提高Zn-Ni蓄电池的电化学性能通过物理混合的方法在锌负极活性物质中掺入Na2HPO4,并以恒电流充放电测试和循环伏安测试对比研究了不同Na2HPO4添加量对Zn—Ni电池充放电特性、内阻、放电容量、循环寿命和循环伏安性能的影响。实验表明：Zn—Ni电池锌负极中添加适量Na2HPO4可明显减少充放电极化和内阻,提高负极活性物质利用率,延长电池循环寿命、有利于锌负极上还原反应的进行。以在锌负极中添加1．0％wt-1．5％wtNa2HPO4的电池的电化学性能最佳。     

锂离子蓄电池循环性与安全性的相关分析

循环性能是评价锂离子蓄电池长期正常使用的重要指标.一定的循环周期后将会发生容量的衰减,引起电池安全性能的变化.通过测试锂离子蓄电池循环前后容量、内阻、厚度的变化,对比了循环前后正、负极材料状态的变化,并采用XRD、SEM测试方法进行了研究,总结出锂离子蓄电池的循环性能与安全性能的关系,并从电池热力学角度进行了一定的解释.     

退役三元电池再利用时衰减机理分析

以某型号退役三元电池为研究对象,评测了电池的剩余寿命,研究了循环过程中电池交流阻抗的变化规律,分析了正负极的表面形貌、材料晶体结构以及石墨负极表面成分。结果表明：该型号退役三元电池的剩余寿命大约在1 870次,1 200次循环后,欧姆阻抗增大约16%,电荷转移阻抗增大了80%;正极材料出现裂纹且不断增大,最终出现严重的破裂,负极SEI膜逐渐变厚;正极材料的层状结构逐渐被破坏,晶格缺陷增加,负极材料的层间距持续增大;负极表面的LiF、Li₂O、C-Li和P-O/P=O化合物的相对含量逐渐增加,引起电荷转移阻抗的增加。该研究对退役三元电池再利用时性能评估、重组和管理有重要的指导意义。     

NASICON型固态电解质LATP电化学性能及稳定性

NASCION型磷酸钛铝锂Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃(LATP)作为一种低成本、高锂离子电导特性的无机固态电解质材料,在高能量密度、高安全性的锂电池领域有着良好的应用前景。基于LATP固态电解质在正极材料及隔膜包覆领域的潜在应用,对其电化学性能及充放电结构变化过程进行全面评价。结果表明,LATP在锂离子电池体系中循环稳定性较差,充放电循环容量迅速衰减,导致这一现象的原因在于,LATP储锂容量的主要贡献来源于Ti⁴⁺/Ti³⁺的价态变化,但是该过程并不完全可逆,使得储锂容量骤降。同时,LATP会与电解液中含氟组分反应生成TiF₃,使得Ti³⁺向电解液中溶出。但是,在循环后LATP导电性有所增强,可能得益于材料表面形成的电子导电层,该特性将有助于其在正极材料表面包覆应用领域的性能发挥。因此,针对LATP在实际电池体系中的应用开发,未来仍需评估LATP结构变化对电池性能的影响,在充分发...     

工艺条件对高比表面积石墨电化学性能影响

锂离子电池以其高容量、长循环寿命、高安全性的显著特点得到越来越多的关注,高容量是锂离子电池发展的必然趋势。对一种用于锂离子电池负极的比表面积高达4m2/g的人造石墨的物性指标、结构、电化学性能进行了分析,并对电解液及添加剂、工艺条件对负极材料电化学性能的影响进行了相关研究,为实现以此材料为负极的高能量密度锂离子电池产业化应用提供一定的指导作用。结果表明,这种高比表面积的人造石墨具有特殊的微孔结构,含有的活性部位增多,反应面积增大,提高活性材料的利用率,表现出高容量和高倍率性能。     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅基材料作为锂离子负极材料具有很高的比容量,成为锂离子电池负极材料的研究重点。然而硅在充放电过程中体积变化较大,引起电池容量的快速衰减,从而导致电池循环性能变差。不同方式复合的硅基复合材料被大量地开发出来,以提高纯硅的循环性能,从硅/金属复合材料、硅/碳复合材料、硅薄膜材料及纳米结构的硅材料四个方面对硅基负极材料的制备方法、电化学性能及其研究现状进行综述,分析硅材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,讨论硅材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

MgO添加剂对Zn-Ni蓄电池负极性能的影响

为提高Zn-Ni电池的电化学性能,通过物理混合的方法在锌负极活性物质中掺入氧化镁,并以恒电流充放电测试对比研究了不同MgO添加量对Zn-Ni电池充放电特性、内阻、放电容量和循环寿命的影响。实验表明：Zn-Ni电池锌负极中添加适量MgO可减少充放电极化、减少循环后期的内阻、提高负板活性物质利用率、延长电池循环寿命。添加1．0％wt的MgO添加量不宜过大。     

纳米碳管在锂离子电池中的应用

纳米碳管(CNTs)作为锂离子电池负极活性材料,表现出很高的初始容量,但在后续的稳定循环中的容量表现却并未超越石墨负极。CNTs具有特殊的电子导电性,作为电极材料导电剂制作成锂离子电池,可以改善电池性能,提升电池循环寿命。在高倍率电池中,其作用则更加显著。     

动力锂离子电池循环后的性能分析

对循环后的锂离子动力电池的电性能进行分析。以1.00 C在2.00~3.65 V循环6 000次,容量保持率为84.87%,交流内阻上升18.25%,直流内阻上升66%,放电比功率下降34.5%。将循环后的电池进行拆解,分别进行扣式电池性能测试、SEM分析。负极材料在循环后的性能衰减较快,负极体积的膨胀、SEI膜的增厚是主要影响因素。