锂离子电池安全材料的研究进展

锂离子电池因其清洁、充放电快、高能量密度等优点广泛应用于电动汽车。最近,电动汽车起火、爆炸事故引起人们对锂离子电池安全性的担忧。针对锂离子电池电解液易燃、易爆、易泄漏等安全问题,本文综述了电解液中加入阻燃剂磷酸酯、离子液体、氢氟醚的最新研究进展及其优缺点。电池如果在过充危险状况下会造成热积累,进而引发电池内部一系列危险副反应。本文还总结了氧化还原保护和电聚合保护两种措施来避免电池过度充电的研究进展。由于锂电池发生危险事故前内部会有一个热积累过程以及随着电池内部温度上升隔膜难以保持其力学性能,本文分别从热响应开关正极材料和安全隔膜两部分阐述了近年来锂离子电池内部热积累的应对策略,以期为最终解决锂离子电池的安全问题指明方向。     

锂离子电池并联研究

研究了锂离子电池单体的容量、放电平台、初始电压、自放电率等参数对并联电池性能的影响。结果表明,单体锂离子电池的自放电率对电池组影响较大;并联前单体电池的电压差也要控制;而单体电池的容量差异对电池组影响不大。     

锂离子电池聚烯烃隔膜安全性能的探讨

锂离子电池的使用安全性广受关注。本文试图从锂离子电池结构、工作原理以及安全问题引发机理方面入手，提出电池安全设计对聚烯烃隔膜的性能需求，并分析探讨了不同聚烯烃隔膜的安全性能。     

电解液对锂离子电池性能的影响

锂离子电池的性能与电解液有着密切的关系。电解液的组成主要是:有机溶剂、锂盐、添加剂。本文综述了电解液组成对锂离子电池电化学性能的影响规律;探讨了电解液量对锂离子电池性能的影响以及不同正极材料锂离子电池对电解液量的需求。     

锂离子电池组温度控制新型材料的数值模拟

为对锂离子电池组放电过程中组内的温度进行有效控制,提出了以填充煤油的泡沫铝复合材料为温升缓冲介质的控温新方案.模拟计算了泡沫铝与煤油在不同体积组成下的冷却效果,得到了二者的最适宜比例;并将最适宜比例的复合材料对电池组温度的控制效果同传统的水冷却、空气冷却的控温效果进行了详细的比较.模拟结果表明,复合材料中铝与煤油的最适宜体积比为7:3,且复合材料缓冲介质方法对电池组内最高温度、最大温差的控制效果最好.     

环己苯过充添加剂在锂离子电池中的应用

本文分析了环己苯作为过充保护添加剂在锂离子电池中的应用。笔者采用对所组装的锂离子电池1C倍率过充电,锂离子电池循环性能测试,交流阻抗测试,电解液电导率以及电池自放电测试研究添加环己苯的量对锂离子电池的过充保护效果以及对电池性能的影响。同时,本文分析了环己苯作为过充保护剂的可能工作原理,发现当环己苯的含量大于5％时,能对锂离子电池起到良好的过充保护作用;高于7％时会对电池循环性能产生不良影响。同时环己苯会降低电解液电导率,导致电池自放电增加。笔者认为5％－7％是环己苯作为锂离子电池添加剂的适宜比例。     

锂离子电池安全添加剂的研究进展

锂离子电池具有高能量密度和良好的循环性能,是目前最为理想的动力电源储能体系。然而,由于大容量和高功率锂离子电池技术尚未成熟,存在安全隐患,导致其商业化应用受到了很大程度的限制。锂离子电池的安全问题主要有机械力破坏、异常充电、气体积聚和热失控等,本文分析了上述危险因素产生的原因以及抑制的方法。在这些增强电池安全性的方法中,使用安全添加剂是最为经济有效的手段,但要在电解液中找到一种对电池具有高安全性能且不牺牲其他性能的实用添加剂并不容易,未来同时具备多功能的添加剂将会是对电池性能提升最有希望的研究方向。本文分析了成膜添加剂、阻燃添加剂和防过充添加剂的作用机理,并对相关领域的发展方向进行了展望。     

浅谈液态锂离子电池制造企业防火安全

液态锂离子电池具有火灾爆炸危险特性,燃烧时会产生高毒气体。所以液态锂离子电池企业一旦发生火灾,后果极为严重,可能会遭受停产停业,财产损失,甚至人员伤亡。因此,如何防范液态锂离子电池火灾是一项值得研究的课题,是企业急需解决的安全问题。本文从液态锂离子电池的工作机理、制作工艺出发,分析其火灾风险,提出其对策措施,提升其防火安全能力。     

基于单体锂离子的电池安全技术在新能源汽车中的应用

随着科学技术的快速发展,新能源发展与创新受到了广泛的关注,同样推动了新能源汽车的良好发展。随着新能源在汽车行业的快速推广与规模化应用,锂离子电池的应用变得更加广泛,而单体锂离子电池安全性也备受关注,电池安全技术在新能源汽车中的应用具有重要的影响。基于此,对单体锂离子的电池安全技术在新能源汽车中的应用进行分析探讨。     

铝集流体表面处理对锂离子电池性能的影响

以铝箔为基材,在磷酸–硫酸混合溶液中采用直流阳极氧化法进行表面处理,使铝箔表面形成多孔氧化铝结构。采用粘附力测试、扫描电镜、循环伏安、电化学阻抗谱、恒流充放电等方法,对铝箔表面结构及以其作为正极集流体的锂离子电池充放电性能进行考察。结果表明,经过阳极氧化处理的铝箔表面形成孔径为1~5μm的多孔氧化铝层,使活性材料的粘附力提高了23%,在1 mol/L LiP F6的碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯电解液体系中的耐腐蚀性能得到明显提升。未处理铝箔的腐蚀电流密度峰值为0.267 mA/cm2,阳极氧化处理后降至0.022 m A/cm2。经过200次充放电循环后,0.5 C、1 C和5 C倍率下采用经阳极氧化处理铝箔的锂离子电池比容量比采用未处理铝箔的电池比容量分别高2.85%、4.42%和10.56%。     

基于相变材料的锂离子电池热管理性能

锂离子电池（lithium-ion battery,LIB）作为目前应用最广泛的储能电池之一,在电动汽车等行业发挥着至关重要的作用。电池的温度是影响LIB性能及安全性的重要因素,因此电池热管理（battery thermal management,BTM）至关重要。目前,利用相变材料（phase change material,PCM）进行相变冷却的热管理方式因其潜热高、不需消耗额外能量的优点已成为一种很有前途的方法。本文针对8节并联18650LIB的电池组性能进行了数值模拟及实验研究,探究了石蜡基复合相变材料（composite phase change material,CPCM）物性参数（包括热导率、熔点、相变潜热和材料厚度）对本文设计的电池组热管理性能的影响。结果表明,纯石蜡用于BTM可将3C放电下的电池最高温度降低28.0%,向石蜡中添加膨胀石墨后可使CPCM的热管理性能进一步提升,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)时可将3C放电下的电池最高温度进一步降低5.42℃,继续增大CPCM热导率对热管理性能的提升较小。在综合考虑电池组的最高温度和温度均匀性的情况下,为得到在本文所设计的锂离子电池组最佳热管理性能,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)、熔点应在36~38℃之间、相变潜热在212J/g左右、CPCM的厚度为4mm时最优。     

热管散热装置对车用锂离子电池组内温度分布影响数值模拟

电动汽车锂离子电池温度过高会降低电池的放电效率,加速电池寿命的衰减。为了降低电池组温度,设计了热管内插于电池组的散热系统。以电动汽车实际行驶过程中的速度为依据,对不同放电电流下电池组的温度场分布进行了数值计算。结果表明：随着车速的提高,电池的放电电流、产热量急剧增加,当车速达到120 km·h^-1时,放电电流高达143 A,电池放电截止时,电池组温度达到56℃;与自然对流冷却方式相比,热管冷却可以将电池组的平均温度降低4.6℃,电池组温差降低2.2℃;热管冷凝段长度的增长可以有效地降低电池组的温度,热管冷凝段长度为50 mm时,可以基本上满足电池组的散热需求。     

Electrode impedance parameters and internal resistance of a sealed LiC/Li1-xCoO2 lithium-ion rechargeable battery

The individual electrode impedance parameters and internal resistance of a sealed LiC/Li1-xCoO2 lithium-ion rechargeable battery were estimated by a galvanostatic nondestructive technique. Various resistive components of the battery were found to be minimum between state-of-charge values 0.5–0.9. It is expected that the operation of the battery within about 50% of its depth-of-discharge would prolong the charge/discharge cycle life of the battery.     

基于热管的圆柱形电池包冷却性能分析

热管理系统结构的合理设计是提高电池冷却性能的关键。针对圆柱形电池包,设计了热管与导热元件复合散热结构,并建立了数值仿真模型。通过实验验证了仿真模型的准确性。模拟分析了导热元件对电池模块冷却性能的影响,结果表明：加入导热元件可增大电池与热管之间的接触面积,显著提高电池模块冷却性能;导热元件与电池接触面的圆周角越大,电池与导热元件的接触面积也越大,电池模块的冷却性能越好,而当圆周角大于95°时,圆周角对电池冷却效果的影响较小;增加导热元件厚度能降低电池模块的温度,但效果不明显,建议厚度控制在4 mm以下为宜。     

锂离子电池浆料稳定性能研究

锂离子电池浆料稳定性对电池的性能有重要影响,主要讨论了在2种不同条件处理下正极浆料的性能变化情况,分别对浆料的黏度、固含量及流变性能做了比较。实验结果表明,在不断搅拌条件下的浆料,其黏度、固含量随时间的变化较小,表现出较为稳定的性质。而浆料的性质稳定,则有利于后序的极片涂布和电池电性能的发挥。     

Effect of coke orientation on the electrochemical properties of lithium-ion battery anode

Journal of Applied Electrochemistry - In this study, Needle and Regular coke, which has different crystalline and orientation characteristics, were graphitized, and the effect of crystal changes on...     

锂离子电池正极材料LiFePO4的电化学性能改进

引言 随着社会的进步,人们对化学电源提出了高能量、长寿命、低成本、低环境污染的要求.虽然锂离子蓄电池目前已经实现了商品化,但正极嵌锂材料结构与性能的研究,以及如何提高容量和降低成本是锂离子蓄电池进一步被开发和应用的关键.     

三氟甲磺酸镁电解液添加剂对高压锂离子电池的影响

以三氟甲磺酸镁(MFS)作为高电压双功能电解液添加剂，用于提高Li/LiNi_0.5Mn_1.5O₄(Li/LNMO)电池的性能。采用线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、充放电和交流阻抗(EIS)进行电化学性能测试，通过SEM、XPS、FTIR对含不同电解液的Li/LNMO电池循环前后的电极表面进行了表征。结果表明，MFS在充放电过程中优先于电解液溶剂氧化分解，在两个电极上形成电解液界面膜，对电极提供保护，抑制了电解液的分解。在MFS添加量(以基础电解液质量为基准，下同)为0.3%的电解液中，Li/LNMO电池在1 C倍率下循环300次后，放电比容量从初始时的135.12 mA·h/g降至123.86 mA·h/g，容量保持率高达91.67%。与电解液中未添加MFS的电池相比，其循环后阻抗明显减小，表现出较好的循环性能。     

Effect of the pitch-based carbon anode on the capacity loss of lithium-ion secondary battery

The total capacity loss of lithium-ion secondary cell is reduced by engineering the pitch-based carbon anode through one or more of the following methods: attaining a high degree of graphitization, minimizing the surface oxygen concentration, attaining a large crystal size L_c, degassing, and use of PVDF in place of teflon as the binder.