单一副反应对锂电池阻抗的影响

电化学阻抗谱是分析锂离子电池最常用的手段之一，但是对于复杂体系，分析的精确性尤为关键。本文通过比较高温、过充等不同实验条件下，采用相同的锂电池样品测试阻抗进行拟合后得到的弛豫时间分布谱图，来分析DRT特征峰高度的变化，从而确定不同实验过程对锂电池的影响。     

梯次利用锂离子电池电化学阻抗模型及特性参数分析

基于电化学阻抗谱测试结果,建立了梯次利用锂离子电池电化学阻抗模型,实验验证了模型精度,误差在2%以内。研究了阻抗模型特性参数随电池荷电状态(SOC)和老化状况的变化特性,测试结果表明,电池的直流内阻随着SOC的变化基本保持不变,在两端SOC区间,即(0,0.3)和(0.8,1.0),电化学极化阻抗和浓差极化阻抗均显著增大。电化学极化阻抗和浓差极化阻抗随着电池循环次数的增加明显增大,而欧姆内阻变化较小,表明车用锂离子电池多次循环后的性能变差主要是由于电化学极化阻抗与浓差极化阻抗的增大引起的,为梯次利用锂离子电池在储能系统中的应用奠定了理论基础。     

弛豫时间分布函数应用于电化学阻抗谱分析

电化学阻抗谱作为一种现代测试手段,对测试和提高锂离子电池的性能提供了便利.由于电化学阻抗谱无法直观地反映电池内部的结构以及电化学过程,且常用的等效电路模型方法在分析电化学阻抗谱上存在一定的局限性,因此引入了弛豫时间分布函数方法用于分离和量化电池内部的电化学过程.构建了一套完整的用弛豫时间分布函数方法分析锂离子电池的电化学阻抗谱的流程,并成功应用于磷酸铁锂原型电池的电化学阻抗谱分析中.     

基于特征频率阻抗的锂离子电池健康状态评估

随着锂电池的广泛使用,快速准确的估计锂电池健康状态对于电池安全管理十分重要。为准确估计锂电池健康状态,为电池管理系统提供策略,该文在电池正常工作温度范围内对不同荷电状态、不同健康状态的锂电池进行电化学阻抗谱测试,并对锂电池电化学阻抗谱的弛豫时间分布进行分析,筛选出可有效表征锂电池健康状态的特征频率,建立包含温度影响的锂电池健康状态估计模型,提出基于电化学阻抗谱的锂电池健康状态估计方法。实验结果表明,处于低频区的极化过程S1与S2不受锂电池荷电状态的影响。在不同温度下,极化过程S1与S2受电池健康状态的影响较为显著,可以有效表征电池健康状态。该文建立的电池健康状态估计模型可以将健康状态估计误差控制在2.5%以内。弛豫时间分布方法可以实现锂电池特征频率的筛选,且电化学阻抗谱可用于电池健康状态估计,提升电池安全水平。     

磷酸铁锂电池充放电循环过程中电化学阻抗实验研究

本文研究了磷酸铁锂电池充放电循环过程中电化学阻抗变化特征，采用不同规格磷酸铁锂电池在不同放电深度（DOD）、荷电状态（SOC）、充放电倍率等条件下进行实验。实验结果发现:在一定充放电循环周期内，电池欧姆阻抗基本维持稳定，说明电池经过长期充放电循环后未出现严重劣化；电荷转移阻抗先减小后增大，表明在充放电循环初期电池被活化，但在循环后期电池性能逐渐衰退，电荷转移难度增加；固态扩散阻抗仅在充放电循环初期出现显著下降，随后保持稳定，表明初期活化过程可明显改善锂离子的固态扩散。进而得出:若电化学阻抗谱中各部分电阻值无明显增大，表明电池未出现严重的性能衰退，内部性质稳定；用电荷转移阻抗变化可对电池衰减性能进行准确评价；造成电池阻抗增大的主要原因在于正极阻抗的增加。     

电化学阻抗技术在锂离子电池研究中的应用

电化学阻抗技术是一种应用广泛的电化学分析技术,其在锂离子电池及材料研究中占据越来越重要的地位.综述了交流阻抗技术在锂离子电池及材料研究中的应用进展,包括正、负极材料电化学储锂性能及储锂机理、电解质导电性能及其机理、电解质与电极材料间的界面反应、锂离子的界面传导、电池材料失活机理、全电池性能衰减原因及预测等,并展望了交流...     

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。     

电化学阻抗谱在锂电池状态检测中的应用

电化学阻抗谱法是一种广泛的电化学分析手段,在锂离子电池的研究中占有越来越重要的位置。阐述了电化学阻抗谱法的基本原理,电解质与电极材料中的界面反应机理,以及它在锂离子电池的状态监测、正极材料、负极材料研究中的应用,从而可以提高电池的性能,延长电池的寿命。     

高镍-硅碳体系锂电池阻抗特性研究

高镍-硅碳体系电池是进一步提高电池能量密度的重要研究方向.为了考察负极中不同硅含量电池的循环性能,辨识电极脱嵌锂过程中的主要物理化学过程,采用电化学交流阻抗频谱(EIS)和弛豫时间分布(DRT)来研究高镍-硅碳体系电池循环前后的阻抗特性,研究发现在荷电状态(SOC)为50％时,电解液中锂离子扩散过程是电池阻抗的主要来源.     

聚合物电解质与锂电极界面的阻抗谱分析

研究了聚合物电解质/锂金属界面的阻抗谱的特点,与液态电解质体系相结合建立了合理的而且具有普适性等效电路。利用等效电路对Li/GPE/Li模拟电池的阻抗谱进行了拟合,确定了阻抗谱的中频圆弧对应的界面阻抗中要是电荷转移阻抗,钝化膜阻抗为几个欧姆数量级。分析了锂金属表面钝化膜的生长对界面电荷转移阻抗和扩散阻的影响。     

荷电状态对锂离子电池电化学性能的影响研究

以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O为主要正极材料制备锂离子电池,通过循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流间歇滴定技术研究了过充状态、过放状态和正常使用条件下锂离子电池电化学参数变化规律。结果表明,锂离子电池在过充、过放时,固体电解质界面(SEI)膜遭到破坏,电荷转移和离子扩散难度增加,电池整体电阻增大,安全性降低;然而,以恒电流间歇滴定方式将电池过充到4.5 V时,电池正、负极材料结构的改变具有可逆性,电池可以恢复到正常状态;将电池过放至2.5 V后,正极或负极材料的结构遭到严重破坏,该破坏过程不可逆。该项研究结果对于明确荷电状态对电池整体性能的影响、开发新型电池检测技术并进行电池安全设计具有重要意义。     

SEI膜对锂金属负极电化学性能影响的研究进展

固体电解质界面(SEI)膜是影响锂离子在电极表面电化学行为的主要因素.阐述了SEI膜的形成机制,分析了SEI的微观结构和组成模型,讨论了锂离子在SEI膜中的迁移机制.在此基础上,进一步介绍了对SEI膜进行改性调控锂离子的电化学行为的研究进展,以期为SEI膜的改性提供参考.     

基于单频阻抗的锂离子电池热失控分级预警

潜在的热失控风险,特别是过充电,可能会引发锂离子电池的安全事故。以电化学阻抗谱(EIS)为基础,采用单频阻抗X_1Hz和X_400Hz实现电池内部阻抗的实时检测。在不同充电倍率、环境温度和健康状态下进行验证,特征阻抗表现出很好的稳定性。基于X_1Hz和X_400Hz的单频阻抗,提出一种热失控安全分级预警方法,并验证该方法的可靠性。该方法的最后一级预警可在热失控前5 min以上发出安全预警。     

碳酸乙烯亚乙酯对锂离子电池性能的影响

利用量子化学计算、循环伏安、电化学阻抗及充放电测试等方法,考察了电解液成膜添加剂碳酸乙烯亚乙酯(VEC)对锂离子电池性能的影响.量子化学计算结果表明:VEC具有较低的分子最低空轨道(LUMO)能量值.循环伏安及交流阻抗测试表明:碳酸乙烯亚乙酯的还原电位为1.2 V( vs.Li/Li+),优先于电解液在负极表面发生电化学反应形成电解质相界面(SEI)膜.该膜较稳定,可提高电池的循环性能,并抑制电池气胀.SEI膜阻抗较大,不利于电极的嵌脱锂反应,导致首次充放电容量及效率较低.     

固态锂电池界面问题的研究进展

与传统锂离子电池相比,基于固体电解质的固态锂电池具有能量密度高、循环寿命长及安全可靠等特点,是当今能源存储领域的研究热点之一,未来有望在电动汽车和便携电子设备等领域得到广泛应用。固体电解质内部界面决定了电解质的离子电导率;与固液界面相比,固态锂电池中电极与固体电解质之间形成的固固界面具有更高的接触电阻,同时,界面相容性和界面稳定性显著影响固态锂电池的循环性能和倍率性能。因此,解决固态锂电池中的界面问题是取得电池性能根本性突破的关键因素。介绍了本研究团体在基于锂镧锆氧(LLZO)固体电解质的固态锂电池中不同界面问题的研究进展,并对固态锂电池中界面调控及优化做出展望。     

锂离子电池中SEI膜组成与改性的研究进展

在锂离子电池中固体电解质界面(SEI)膜具有至关重要的作用。简述了锂离子电池SEI膜的生长与退化,总结了SEI膜的组成,从电极材料和电解液方面入手,介绍了目前对SEI膜改性的方法。指出对正极材料的改性和对成膜添加剂的进一步研究将成为今后研究的热点。     

储能锂离子电池高温循环衰减机制分析

研究了叠片型相碳微球/石墨//LiNi_(0.3)Co_(0.3)Mn_(0.3)O_2储能用锂离子电池高温循环电化学性能和容量衰减机理。运用恒流恒压模式进行充放电测试,利用微分容量分析正极和负极电位与容量变化关系,电化学交流阻抗谱分析电池、正负极在循环过程阻抗变化趋势,扫描电子显微镜(SEM)和X射线粉末衍射光谱测试分析(XRD)循环前后正极与负极材料形貌和结构变化。结果表明,电池容量的衰减主要来自于电池极化损失,而极化损失与循环过程负极SEI膜增厚和晶格缩小导致扩散动力学能力下降有关。本研究对储能锂离子电池体系性能改善提供实验基础和理论支持。     

不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

热失控作为锂离子电池的失效方式之一,对研究动力电池的热安全性具有至关重要的作用。以26 Ah软包型锂离子动力电池为研究对象,结合混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试和交流阻抗测试两种方法,利用扩展加速量热仪(EV+ARC)来研究不同循环周期下动力电池的电化学行为和热失控行为,并进一步考察电池的热稳定性和安全性。结果表明,电池经过常温下1 000周循环后容量下降至83%,直流内阻随循环次数增加而增大。从热失控曲线来看,随着循环次数的增加,电池自产热温度呈现总体下降,说明不断循环老化的电池SEI膜热稳定性逐渐变差。交流阻抗谱显示,SEI膜与电解液的阻抗随着循环次数增加而增大,说明SEI膜与电解液结构和成分随着循环周期的变化是影响其热稳定性的关键因素。     

Li|SPE|Li体系阻抗谱分析

为了深入研究对称锂金属电极聚合物电池的界面特性,以PEO为基质,并复配少量纳米无机填料及低分子乙氧化物,制备了固态纳米复合聚合物电解质膜,组装成对称锂金属电极模拟电池,利用交流阻抗法进行测试,并设计出等效电路对测试数据进行拟合,通过数学推导确定了各元件在复数平面图上的对应位置.该等效电路对PEO基固态聚合物电解质体系具有非常好的拟合效果.     

固态电池硬碳复合负极的制备及其性能研究

固态锂离子电池在安全性和能量密度方面有超过传统锂离子电池的潜力。作为电池的重要组成部分,高性能固态负极的研究和开发具有重要意义。硬碳在充放电过程中的体积变化较小,有利于维持与固体电解质(膜)的物理接触,是固态锂离子电池负极材料的首选之一。在电极中构建良好的离子和电子传导网络是制备高性能固态负极的关键。首次利用硬碳为活性物质、锂化的全氟磺酸(Li-Nafion)树脂与Li--_6.4La₃Zr_1.6Ta_0.6O₁₂(LLZTO)的复合物同时作为粘结剂和电极内部固体电解质研制了固态复合负极。运用电化学测试和XPS表征,探究了固态复合负极中不可逆容量的来源。通过优化复合负极的组成和结构,实现了硬碳复合负极的稳定循环。所研制的固态复合电极在70℃下循环180次的平均库仑效率为99.82%。以Li-Nafion膜作为电池的固体电解质隔膜,将经预锂化处理的硬碳复合负极与磷酸铁锂正极组装了全电池。该电池稳定循环400次,平均库仑效率达99.80%。此外,该复合负极与单晶LiNi_0.6...