膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及其在动力电池热管理系统中的散热特性

本文将石蜡与膨胀石墨进行复合,并经过压制工艺做成板状膨胀石墨/石蜡（简称EG/PCM）复合材料,以解决石蜡导热性能差以及相变后变成液体流动的问题。用导热分析仪和差示扫描量热仪分别测试了EG/PCM复合材料的导热性能和潜热,并用扫描电镜表征了其微观结构。将EG/PCM复合材料应用于动力电池热管理系统,对单体电池和电池模块分别利用空气冷却和EG/PCM冷却后在1.0 C和1.5 C放电倍率下进行放电,并用温度巡检仪记录电池放电过程的温度情况,对比两种散热方式对动力电池的散热效果。     

不同负极材料对LiFePO4高功率储能器件循环性能的影响

磷酸铁锂(LiFePO4,LFP)以低成本、高安全性、长循环寿命等优点在近些年来备受关注,然而市场上常见的LFP储能器件在0.1～2 C倍率的循环寿命为2000次左右.为了进一步开发高功率、长寿命的LFP储能器件,本文设计了容量为9 Ah的不同负极材料(硬碳/软碳/石墨)软包储能器件.对4 C大倍率循环性能进行探究,发现4000次循环后,硬碳和软碳用作负极的储能器件的容量保持率分别为83.0%、78.9%,优于石墨(51.6%).通过XRD、EIS、容量增量法和电压微分法等手段进行分析,发现接触内阻和SEI膜内阻增加,以及结构变化造成负极中锂离子的消耗是容量衰减的主要原因.进一步探究石墨用作负极时循环寿命差的原因,发现石墨用作负极时库仑效率较低,工作温度较高,dQ/dV峰值在循环过程中发生更大的位移,峰强的降幅也较大.由于石墨的层间距为0.335 nm,小于软碳(0.360 nm)和硬碳(0.395 nm),在反复脱嵌锂过程中石墨更易发生结构变化,造成体积膨胀,因此循环后接触电阻和SEI膜电阻增长幅度较高,锂离子扩散动力学也更差.与石墨相比,硬碳和软碳用作大倍率LFP储能器件的负极活性物质时具有更长的循环寿命.     

LiFePO_4锂离子动力电池内阻与放电倍率关系研究CSCD

研究锂离子动力电池内阻与放电倍率的关系可以改善电池管理系统(BMS)内阻模型的准确度和适应性,对提高电池状态如荷电状态(SOC)的估算精度具有巨大的意义和市场价值。本文采用二阶RC网络等效电路模型,通过不同倍率恒流放电和脉冲放电对25 A·h LiFePO_4锂离子动力电池进行直流内阻(DCIR)和脉冲内阻(PDIR)表征,对不同荷电状态(SOC)下DCIR、PDIR_0、PDIR_1、PDIR_2随放电倍率的变化规律进行拟合,得到DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)都非常符合双指数关系,PDIR_0符合线性关系且几乎不变,并通过对比分析排除因温度造成内阻变化的可能。从固态电解质界面(SEI)生成速率与分解速率的化学平衡角度解释了DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)在低放电倍率时大可能是由于SEI分解速率小于生成速率,SEI与静置时的相似,电阻较大;反之,高放电倍率时小可能是由于SEI分解速率大于生成速率,SEI分解变薄并重新达到新的速率平衡,从而表现出较低的内阻。     

LiFePO4正极水性粘结剂的研究进展

磷酸铁锂（LiFePO4）具有安全性好、价格低廉以及环境友好等优点,是当前锂离子动力电池的主流正极材料。粘结剂是锂离子电池电极的重要非活性成分,其性能直接影响电池的电化学性能。本文综述了近年来不同水性粘结剂在LiFePO4正极材料中的研究进展,指出了现阶段存在的问题,并对水性粘结剂的应用前景进行了展望。     

石墨及石墨-金属膜材料散热性能研究

基于石墨材料优异的各向异性导热性,本文针对物理模型为100 mm× 100 mm×1.1mm的石墨板、石墨-金属膜板、紫铜板进行热扩散能力的研究,并利用Fluent对“一角加一点热源”的仿真模型进行数值仿真.在同热流密度条件下,分析板材的物理特性、结构对热扩散能力的影响.     

多元包覆石墨复合负极材料的低温电化学储锂性能研究

新能源技术的快速发展对锂离子电池在极端环境的使用提出了更高的要求.目前锂离子电池的低温性能主要受限于石墨负极界面阻抗,导致锂离子的嵌入和脱嵌过程受阻.本文通过液相法将沥青衍生碳和氧化铌颗粒协同包覆在石墨颗粒表面,制备了无定形碳/氧化铌多元包覆石墨复合负极材料(C/Nb-Gr).调控复合材料制备方法和包覆比例,测试复合负极材料的常温和低温循环性能,对比不同实验方法对复合负极材料电化学储锂性能的影响.结果表明,无定形碳/氧化铌包覆石墨复合负极材料的倍率性能和低温储锂性能有所提升.在室温5C电流密度充放电时,C/Nb-Gr-10材料具有156.18 mAh/g的比容量;在-20℃条件下,C/Nb-Gr-10材料放电比容量为204.60 mAh/g,达到室温放电比容量55.7%的保持率.     

锂离子电池石墨负极材料衰减机理研究

石墨负极材料因具有比容量高、价格低廉以及环境友好等特性在锂电池领域得到广泛的应用.但材料在循环过程中也显露出缺陷,如在循环过程中体积不断变化导致微裂纹、石墨化度降低、接触损失、SEI膜变化、金属锂析出、不均匀性等缺点导致其在锂电池的循环中容量衰减.本文对负极材料循环过程中容量衰减有关机理进行总结,并提出各种衰减机理的简...     

红柳基锂电池负极材料的制备及电化学性能

以中国西北地区特色植物红柳为碳源,经过干燥、热解和酸洗等处理,通过机械破碎的方法制得纳米碳颗粒(CRN),以其为主要活性材料制备了锂电池硬碳负极并研究了电化学性能.利用X射线衍射仪(XRD)、激光显微拉曼光谱仪(Raman)以及扫描电镜(SEM),分别对所制备CRN的物相结构、石墨化程度和表面形貌进行对比分析.采用恒流充放电对所制备的负极材料进行比容量、倍率和循环稳定性测试,使用电化学工作站(CHI660E)分析了负极材料的交流阻抗(EIS)和循环伏安(CV).结果表明,干燥后的红柳经过500、600、700和800℃的低温热解和HCl酸洗处理后,低温热解温度为600℃时所制得的CRN循环稳定性、比容量和倍率性能最佳.本研究表明,以红柳为碳源制备的CRN完全可以用于锂电池负极材料.     

动力锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

磷酸铁锂具有价廉、环保、热稳定性好等优点,是理想的锂离子动力电池正极材料之一,因此受到行业的广泛关注。本文阐述了磷酸铁锂的结构和性能特点,介绍了磷酸铁锂的制备方法和研究新进展,基于目前研究现状讨论了存在的问题。     

磷酸铁锂电池及其新能源汽车启动电源性能研究

鉴于汽车启动电源铅酸电池存在严重环境污染隐患,本文采用环保型32650圆柱磷酸铁锂电池组装成25.6 V/65 A•h电池组代替铅酸电池应用于汽车启动电源,并分别对磷酸铁锂电池组的常温和低温启动能力、倍率性能和低温放电性能等进行测试。实验结果表明,电池组0.33 C放电容量为67.028 A•h,3 C放电容量为0.33 C放电容量的98.24%,电池组具有较好的倍率性能;电池组在 −30℃放电容量为额定容量的84.7%,具有良好的低温性能;电池组在25℃和 −20℃下以600 A电流放电,单串电池电压均高于放电保护电压;电池组在25℃搁置28 d之后,容量恢复率为99.37%;磷酸铁锂电池组性能均满足汽车启动电源性能要求,可以代替铅酸电池作为汽车启动电源。     

电池负极石墨材料烧成隧道窑的设计和应用

简要论述了电池负极石墨材料烧成隧道窑的设计和使用情况,介绍了炉体密封形式、前后置换机构工作过程、烟气的排放和控制方案等。使用情况证实了设计方案的正确性。     

工作温度对磷酸铁锂电池SOC影响及研究进展

储能电池在新能源并网、新能源汽车等产业领域发挥着重要作用,为了对电池进行有效地控制与管理,需要配备必要的电池管理系统,电池荷电状态（SOC）是其中最为重要的一环。磷酸铁锂（LiFePO4,LFP）电池SOC与多个影响因素密切相关,呈强非线性,本文重点归纳温度对磷酸铁锂电池SOC的影响。首先将工作温度对开路电压、实际容量、充放电效率、自放电率及电池老化等电池特性的影响进行归纳总结,随后通过对工作温度的影响规律进行分析、总结和归纳,基于经典“开路电压 + 安时积分”法将温度参数直接或间接引入到SOC的实时估算模型中,得到考虑温度参数的新模型,进而提高电池SOC的估算精度。     

网带式磷酸铁锂烧结炉的设计与应用

针对生产磷酸铁锂的工艺特点,研制了一种新型全纤维材料的氮气保护网带炉,在全密封炉胆的设计和制造、炉衬选材、气氛控制中采用了一些独特的设计。该设备适用于磷酸铁锂电池材料的批量生产,使用效果表明了这种窑炉设备具有节能性好、温控精度高、运行平稳、安全可靠、操作方便、制造成本低等特点。     

工业锅炉余热高效回收装置用石墨材料综合性能研究

通过对石墨材料综合性能进行实验测试和评价分析,介绍了人造石墨在工业锅炉节能方面其特有的防腐优越性和传热高效性,使用石墨材料研发工业锅炉余热高效回收装置具有广阔的应用前景。     

磷化工副产物磷铁制备锂电池正极材料LiFePO4的研究

本文从废物利用和可持续发展的角度出发,成功利用磷化工副产物磷铁制备了储能锂电池正极材料LiFePO4。从原料磷铁的粒度和碳包覆量两个方面对制备的LiFePO4性能进行了探究,磷铁粒度越小,制备的LiFePO4综合性能越好。当碳包覆量为6.5wt% 时,在0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、2 C和5 C的倍率下,4000目磷铁制备的样品放电容量分别为153、150、143、130、115和103 mA•h/g,和传统昂贵原料制备的对应材料性能相当,表明利用磷铁制备能源材料具有良好的发展前景。     

国内外动力电池标准体系比较分析

动力电池是电动汽车的重要组成部分与关键技术点,而我国在动力电池上的标准仍然与发达国家相差甚远。因此,动力电池标准已成为制约我国电动汽车发展的重要因素。本文以国内标准为研究对象,从电动汽车与动力电池的实际生产应用出发,以每种类型电池的多种性能作为分类依据,提出了动力电池标准的体系框架。     

Analysis of Adverse Effects on Performance due to Battery Deterioration Installed in BEV and HEV

This paper reports the results of investigating the permissible amount of battery deterioration. An investigation was carried out using the following two types of vehicles： a BEV （battery electric vehicle） and a HEV （hybrid electric vehicle）. First, a detailed evaluation was carried out to identify how the vehicle performance was adversely affected as the lithium-ion batteries installed in the vehicles deteriorated. Next, an attempt was made to determine the permissible amount of deterioration for the vehicle-mounted lithium-ion batteries. In the case of the BEV, the driving distance declined by 20% when the capacity maintenance rate was approximately 80%. Therefore, this was specified as the permissible amount of battery deterioration for the BEV. In the case of the HEV, the fuel consumption increased by 20% when the maximum battery output maintenance rate was approximately 40%. Therefore, this was specified as the permissible amount of battery deterioration for the HEV.