大容量磷酸铁锂体系高功率电池的设计研究

具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料以其高安全性、低成本、长循环寿命等特点广泛应用于混合动力(HEVs)汽车及插电式混合动力(PHEVs)汽车等动力电池领域。选用了磷酸铁锂(LiFePO_4)/中间相碳微球作为动力电池的正负极材料体系,探讨了电极配方、制备工艺(碳基涂层铝箔)、电解液体系及集流结构设计对电池倍率及循环性能的影响。制备50 Ah磷酸铁锂功率型动力电池,进行了电化学及安全性能测试。     

二元掺杂对LiFePO_4结构及电化学性能的影响

采用流变相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO_4,并对其进行Ga3+和F-离子同时掺杂改性。用X射线衍射光谱法(XRD)、透射电子显微镜法(TEM)等测试手段对改性材料进行表征,并对LiFe_(1-x)Ga_x(PO_4)1-xF_(3x)(x=0,0.02,0.06,0.10,0.14)正极材料进行了电化学性能测试。结果表明:正、负离子同时掺杂后的LiFe_(1-x)Ga_x(PO_4)1-xF_(3x)仍具有橄榄石结构,但能明显地改善LiFePO_4的电化学性能,尤其是改善其倍率性能。当掺杂量x为0.06时,样品LiFe_(0.94)Ga_(0.06)(PO_4)_(0.94)F_(0.18)表现出最优的电化学性能,以0.1 C进行充放电时,初始放电比容量为155 m Ah/g,经100次循环后,仍然保持为147m Ah/g;以1 C进行充放电时,首次放电比容量达到142 m Ah/g,经100次循环后,仍保持为130 m Ah/g。     

深海动力磷酸铁锂电池组均衡方案设计优化

为提高深海储能装置的长时间安全工作性能,提出了一套深海用的动力磷酸铁锂电池设备的智能电池管理系统(SBMS),重点分析了SBMS中的电池组均衡管理。针对常用基于电感的BuckBoost电路的均衡速度和效率分别提出了两种改进方案。引入模糊控制技术,对实验室深海项目的磷酸铁锂电池组进行了恒流充放电实验,比较不同改进方案的均衡实验效果。将电池均衡的改进方案应用于某微型电动车电池组的实际工况中,验证了改进方案可提高电池组的可用容量。     

介孔碳纳米微球在锂离子电池中的应用

将介孔碳纳米微球粉末与磷酸铁锂(LiFePO_4)、石墨混合(介孔碳含量为8%)作为电池的正负极材料,组装锂离子电池。添加碳纳米微球后,电池的可逆性和比容量均优于未添加的,尤其在大电流9.0 A充放电时,充电电压平台约低0.25 V;充放电效率高出约88.5%;输出容量与放电电流为0.8 A时的比值高约15%。在低温0℃、-10℃和-20℃放电时,添加碳纳米微球的电池输出容量与额定容量的比值比未添加的分别高12.4%、14.9%和16.7%。     

内阻不一致对动力电池组温度场的影响

研究电池组的温度场对于电池系统设计和热管理设计具有十分重要的意义.实验研究了18650磷酸铁锂电池单体的基本性能,测量了不同温度和放电倍率下电池表面温升情况.根据实验结果及已有的生热模型和传热模型,利用Fluent仿真软件研究电池单体在不同温度和放电倍率下的温度场.构建了电池组热分析模型,模拟分析了电池组存在单体差异(...     

LiFePO4/CNT复合正极材料的性能

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/碳纳米管(CNT)复合正极材料.XRD和SEM分析表明,材料含有单一的LiFePO4相;CNT将颗粒连接起来,提供了附加的导电通路.以0.2 C、1.0 C和2.0 C充放电,向0.03 mol LiFePO4中加入0.05 g CNT的LiFePO4/CNT材料的比容量分别为135 mAh/g、110 mAh/g和80 mAh/g.     

磷酸铁锂电池模组健康度快速评估方法研究

电池健康度的快速评估是低成本的退役电池梯次利用的关键技术之一。该文采用概率密度函数分析了磷酸铁锂电池模组充放电过程中工作电压的变化规律,研究了概率密度和概率这两个特征指标与电池健康度的关系。研究结果表明,无论是充电过程还是放电过程,电池模组健康度与概率密度之间有很好的线性关系,用概率密度这个特征指标可以作为磷酸铁锂电池模组健康度的快速评估指标。放电过程中电池模组健康度与概率之间有较好的线性关系,但是不如概率密度的线性关系好。     

废旧磷酸铁锂锂离子电池正极的回收

采用磷酸(H3PO4)溶液对废旧LiFePO4电池正极片在低温热解得到的粉末材料进行浸出,以铁盐溶液作为补充铁源,合成电池级磷酸铁(FePO4),并将滤液pH值调到8.0以上,得到工业级磷酸锂(Li3PO4)。通过SEM、XRD和电化学性能测试,研究热处理温度、反应原料配比与溶液pH值对回收产物形貌和性能的影响。将正极片在350℃下热解2 h分离得到的粉末加入到85℃的H3PO4溶液中,在n(P)∶n(Fe)为1.3∶1.0的条件下,制备的FePO4结晶度好。制备的电池在2.5~4.0 V充放电,0.2 C和2.0 C放电比容量最高分别达到160.2 mAh/g和150.3 mAh/g。以Li3PO4方式回收滤液中的锂元素,当p H值为10时,回收率达到90%,Li3PO4纯度在99.4%以上。     

直流系统磷酸铁锂电池内阻测试标准分析

内阻是衡量磷酸铁锂电池性能优劣的关键参数之一,通过概述国内外储能领域磷酸铁锂电池直流内阻测试相关的标准,从适用对象、试样要求和测试程序等几个方面进行对比分析,为磷酸铁锂电池直流内阻检测提供参考,从而更加高效准确地开展磷酸铁锂电池内阻测试.     

磷酸铁锂电池优化多因子状态在线评估方法

针对目前锂离子电池在线估计方法不准确的问题,提出了一种基于优化充电电压片段下多个健康因子的磷酸铁锂电池健康状态综合在线评估方法,将充电电压片段内所充电量估计的电池容量与实际电池容量的误差最小作为目标,利用遗传算法寻优充电电压片段。在此基础上,分别对表征电池健康状态的充入电量、充电时间以及内部阻抗三个健康因子进行在线评估,归一化处理得到各健康因子对应的健康状态,再通过最小序列优化法实时获取电池综合健康状态。最后对磷酸铁锂电池进行老化充放电实验,对比仅采用电池内阻单因子评估方法,结果表明该方法能有效减小充电过程中电池健康状态估计误差,且适用性更强。