低温锂离子电池研究现状及发展前景

锂离子电池工作温度一般在-20～60℃范围内,而在低温条件下对锂电池具有更高的要求.目前,我国对锂离子电池低温性能的研究较少,难以满足锂电池在低温条件下的使用要求.从电解液、负极材料以及导电剂三方面对锂离子电池低温性能进行系统的分析和总结,并对未来的研究方向和应用前景进行展望.     

低温锂离子电池研究进展

综述了低温锂离子电池近几年的研究进展.对比分析了不同溶剂、电解质及添加剂对锂离子电池低温性能的影响及作用机理,同时也讨论了低温环境中电极结构与表面反应对锂离子电池低温性能的影响.综合近年来的发展趋势,指出了低温锂离子电池的发展方向.     

低温锂离子电池性能退化原因与对策

随着信息化与军事现代化建设的快速发展,新一代低温锂离子电池技术已成为当前研究的重点和热点,在国防、军事和国家竞争力等方面扮演重要角色。从电解液、阳极镀锂、锂离子的去溶剂化,以及锂离子的传质过程变缓等方面综述了低温下锂离子电池性能退化的原因及解决途径,阐明了国防科技领域发展新一代低温锂离子电池的必要性。     

电解液对锂离子电池低温放电性能的影响

向常规电解液[六氟磷酸锂(LiPF6)-碳酸乙烯酯(EC)-碳酸甲乙酯(EMC)-碳酸二甲酯(DMC)]中添加溶剂乙酸乙酯(EA)和碳酸丙烯酯(PC),制得的低温电解液可改善锂离子电池的低温放电性能.在-40℃下,低温电解液和常规电解液的电导率分别为0.864 mS/cm、0.370 mS/cm;在0.20 C、0.50 C时,使用低温电解液的电池的放电容量分别为室温放电容量的71％和41％,放电中值电压比室温时分别降低了0.90V和1.03V.     

低温高比能量锂离子电池研究

通过复配具有优异低温性能的钴酸锂和具有高比容量的NCA作为正极材料,同时采用高性能人造石墨为负极材料,并对电解液、电极材料粒径、涂敷量等参数进行优化,研制出具有优异低温性能的高比能量(218.7 Wh/kg)锂离子电池。在-40℃环境下,1 C恒流放电能够达到常温容量的80%以上;-50℃环境下,0.5 C放电(2.0 V)能够达到常温容量的70%以上,并在70℃搁置48 h后,仍具有较好的低温性能。     

锂离子电池用低温电解质溶液研究

电解液的溶剂组成是影响锂离子电池低温电性能的碳酸酯EC和几种脂肪烷基碳酸酯混合组成的二元及多元溶剂电解液体系的低温导电行为.结果显示:由乙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯和甲基乙基碳酸酯四元溶剂组成的电解质溶液在低于-30℃的低温下的离子电导率最高.组装成的锂离子电池在-40℃下,以0.1 C率放电仍能放出常温容量的59%以上.     

材料对锂离子电池低温性能影响研究

锂离子电池在-40℃以下使用时能量和功率迅速下降,主要是由于电解质电导率下降、锂离子在固体电解质界面(SEI)膜上动力学性能差,以及锂离子在电极表面层和电极本体的扩散差[1]。主要从锂离子电池的材料角度出发,重点研究了正负极活性物质粒径、电解液对磷酸铁锂电池低温性能的影响。结果表明正负极活性物质粒径越小,锂离子电池低温性能越好,间接证明了锂离子在电极表面层和电极本体的扩散是影响锂离子电池低温性能最主要的原因,尤其是锂离子在正极上的扩散对低温放电性能起主导性作用。     

锂离子电池的低温性能改善

研究正负极、电解液对锂离子电池低温性能的影响及作用机理.在低温-40℃下,采用小粒径LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2(D50=8μm)作为正极材料,与常规粒径LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2相比,1.00 C放电容量与额定容量之比提升了22％;采用倍率性更好的中间相碳微球(MCMB)作为负极材料,1.00 C放电容量为额定容量的72％,高于使用人造石墨的60％.在低温-40℃下,人造石墨负极的电荷转移阻抗大于MCMB;采用低温性能较好的LiBF4电解液制备的软包装电池,放电容量为额定容量的90％,但使用常规LiPF6电解液时只有70％,说明电池的低温性能得到提升.     

张力对锂离子电池性能影响过程研究

以研究方型锂离子电池拆解过程中的负极白斑现象出发,根据圆柱型和方型电池拆解结果的迥异性,分析两种卷绕模型下的内张力差异对成型电芯结构的影响过程。利用扫描电镜(SEM)观测负极白斑形貌特征,开展实验得出负极白斑成型条件:天然石墨负极、方型卷绕、初步成型化成后期。借鉴锂离子电池SEI成膜的产气过程,利用相渗理论解释因内张力不均产生的气泡驻留现象,结合双电层及浓差电势理论解释负极白斑成型过程,并通过半电化成实验消除白斑现象和小过充实验实现白斑现象还原进行实验验证。     

锰基正极材料混合锂离子电池高低温性能研究

以富锂锰基正极材料(R)和尖晶石锰酸锂(M)混合作为锂离子电池的正极材料,以石墨为负极,制作成0.3 Ah的软包电池,分别对其进行高低温性能研究。结果表明:通过正极材料的混合使用,可以在很大程度上解决两种材料在低温和高温性能上的不足,弥补两种材料单一使用的缺陷,也一定程度上扩大了锂离子电池的温度使用范围。经系列研究表明:当R∶M=7∶3时,电池表现出优异的高低温性能,55℃下,100次循环后容量保持率为97.76%;-20℃下,容量保持率为60.21%。     

圆柱LiFePO_4电池低温性能的研究

圆柱磷酸铁锂32650-4Ah电池有着优异的循环性能和倍率性能,但低温-40℃放电容量只有常温的40%;采用小粒径磷酸铁锂,复合石墨负极和低温电解液制作锂离子圆柱动力电池,低温性能有较大的改善,电池在-40℃下0.5 C放电容量能够达到常温0.5 C放电容量的75%以上,但循环性能却大大降低,1 C常温循环1 000次后,容量保持率约为80%。     

高倍率锂离子蓄电池设计的研究

对不同电极配方、不同制作工艺、不同电解质的电池高倍率放电性能进行了对比.同时.还对电池大电流放电时各部位的温升情况进行了分析.实验证明.影响电池高倍率放电性能的因素较多.如电极的配方、涂敷厚度、电解质、结构设计等.通过对各种实验结果的分析.总结了制作高倍率电池时应重点考虑的诸多因素.     

锂离子蓄电池低温性能研究进展

锂离子蓄电池作为绿色环保能源已经广泛应用于各种领域,但是较差的低温性能使其在航空、航天和军事等特殊领域的应用受到限制.一般,当温度降至-10℃时,锂离子蓄电池的放电容量和工作电压都会降低.总结了影响锂离子蓄电池低温性能的主要因素.     

锂离子动力电池单体筛选方法研究

介绍了一种基于由电压时间曲线特征点(时间、电压)构成的向量空间电池筛选方法,提出了基于曲率的电压时间曲线特征提取方法,并依据特征点分段线性拟合出标准电池电压时间曲线方程,通过计算非标准电池特征点到标准电池电压时间曲线的距离,从而确定单体电池间的相似度。该方法通过提取电压时间曲线上的时间、电压为特征,建立相似度函数并基于一定的阈值准则,完成电压时间曲线的筛选,并对分选结果的一致性进行了分析,为电池分选提供了一种快速、实用的解决方案。     

锂离子电池的低温性能研究

向电解液中添加碳酸亚乙烯酯(VC),可提高负极界面的导电性与稳定性.在-20℃下放电,电解液中加VC的电池的放电电压平台比不加VC的电池提高约25%.三电极实验结果表明:在低温下由于电池阻抗增大,极化增强,充电过程在负极出现金属锂沉积;金属锂与电解液发生还原反应形成SEI膜,SEI膜的状态与充电电流有关.     

MH-Ni电池低温放电性能的改进

M H-N i电池较差的低温放电性能是影响其扩大应用领域的重要因素之一。分析了M H-Ni电池低温性能较差的原因;从贮氢电极原材料的选择,镍电极、电解液和隔膜的改进以及电极和电池设计等方面综述了提高M H-N i电池低温放电性能的方法。     

一种防爆高比能低温锂电池的特性分析

针对在低温矿井下锂电池使用的适应性问题,分析了一种自主研发的高比能低温磷酸铁锂电池特性,并进行了实际工况检测,验证了锂电池在井下使用的安全可靠性,证明了-20℃环境下基本可以释放出98%以上的电能,可通过理论推算出电池工作持续时间及行车里程等,与实际应用误差不大于5%,促进了矿井下锂电池动力技术应用的进一步发展。