水热法制备LiFePO_4及其电化学性能的研究

采用水热法制备锂离子电池正极材料LiFePO4,研究了制备工艺条件对LiFePO4结构和电化学性能的影响.采用扫描电镜及X射线仪对制备材料进行了表征,采用恒流充放电测试研究材料的电化学性能.实验验结果证明,采用水热法制备LiFePO4的适宜条件为:反应物摩尔比为Li:Fe=3:1,反应温度120℃,反应时间10 h,干燥时间为6 h.     

Mn含量对正极材料LiMn_xCo_(0.2)Ni_(0.8-x)O_2的结构与电化学性能的影响

通过共沉淀法合成了具有层状结构的锂离子电池正极材料LiMnxCo0.2-Ni0.8-xO2。采用XRD、XPS和恒流充放电等测试手段研究了Mn含量变化对正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能的影响。结果表明:Mn含量的增加会引起元素O和Ni的氧化态降低,使得Ni由+3价逐渐转变为+2价,而Mn的氧化态却始终保持+4价不变;尽管Mn含量的增加会使材料的充放电比容量有所降低,但是材料的结构稳定性和热稳定性会得到改善。XRD测试结果表明样品LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2(0≤x≤0.5)都具有标准的-αNaFeO2层状结构。此外,从Mn含量的变化引起的样品晶胞参数的变化表明,当0≤x≤0.25时LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2可能形成的是假固溶体,当Mn含量由0.3增加到0.5时形成的是真固溶体。     

矿用防爆柴油机车锂离子蓄电池启动电源系统设计

针对GB 3836.2—2010规定隔爆壳内不能使用有可燃混合物析出的蓄电池的要求,将多个单体锂离子蓄电池串联成组,设计了一套矿用防爆柴油机车锂离子蓄电池启动电源系统;分析了系统的设计要求和结构,详细介绍了系统中电池管理功能的实现。电池管理系统采用LTC6803配合单片机实现对电池组的单体电池电压检测和均衡控制,利用DS18B20温度传感器采集单体电池温度,运用双电流霍尔传感器采集电池组启动电流和充电电流。测试结果表明,该系统运行稳定,电压和电流测量误差远小于煤矿安全标准的规定值。     

电动汽车用锂离子电池模组低温加热仿真研究

针对锂离子电池在低温环境下其放电容量会发生衰退而需要预热的现状,建立了以电加热膜为外部热源的电池模组低温加热仿真模型,对比分析得出三种加热膜布置方案下的低温加热效果.仿真结果表明,当模组的侧面和底面同时布置加热膜时其温度一致性以及使用安全性均效果良好.仿真模型可以用于分析不同加热方案下的预热效果,为电池低温加热系统的开发提供了理论基础与指导思路.     

球形LiMn1.5Ni0.5O4材料的嵌脱动力学

为明晰Li Mn1.5Ni0.5O4正极材料的动力学性能,采用水热辅助共沉淀法合成了尖晶石Li Mn1.5Ni0.5O4正极材料,并采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和电化学阻抗(EIS)研究了材料的结构和锂离子嵌脱动力学.实验结果表明:共沉淀法制备的Li Ni0.5Mn1.5O4材料颗粒呈均匀球形,且平均粒径较小,粒度分布较窄.在循环过程中,Li Ni0.5Mn1.5O4的电荷转移电阻增大,锂离子扩散系数减小,进而电子电导率和离子电导率下降.温度升高后,Li Ni0.5Mn1.5O4材料的溶液电阻变化不大,但是电荷转移电阻逐渐增大,锂离子扩散系数逐渐减小;此外,随着温度的升高,Li Ni0.5Mn1.5O4材料的溶解速度加快,从而导致SEI膜的厚度增大.Li Ni0.5Mn1.5O4材料的嵌脱锂动力学与温度和循环次数有密切关系.     

锂离子电池健康状态估计方法

为研究动力锂离子电池的健康状态( state of health,SOH),根据SOH和荷电状态( state of charge,SOC)的定义以及电池的二阶电阻电容( resistance-capacitance,RC)等效电路模型,建立了基于恒流充电阶段电池电压曲线的SOH估计模型。通过分析电池循环寿命测试数据,利用恒流充电阶段电池电压曲线对SOH进行估计,并与试验数据进行了对比,在SOH值衰减至80%之前,SOH估计的相对误差均在±2%范围内,能较好地吻合试验结果。结果表明：所提出的估计方法具有可行性和精确性。     

Al_2O_3包覆对富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的电化学性能影响

采用水热法合成富锂三元正极材料,探究了最佳包覆比例下Al_2O_3包覆对材料的电化学性能影响.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了富锂三元正极材料的表面形貌和结构,通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)技术分析了材料电化学性的影响因素.结果表明,通过异丙醇铝水解制得了氧化铝包覆层,提高了材料的比容量,稳定了材料的结构.     

电动汽车用锂离子电池热特性试验研究

为研究锂离子电池的热特性,以3 200 m A·h、3.67 V圆柱形三元材料锂电池为研究对象,进行了不同温度、不同充/放电倍率的热特性试验和低温加热试验.试验结果表明:随着充/放电电流的增大以及环境温度的降低,电池温度快速升高,低温下加热可以提高锂离子电池的充/放电性能.     

二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及电化学性能

为了提高TiO_2的导电性和材料的分散性,进而提高材料的倍率性能和循环性能,将二氧化钛与石墨烯复合,通过水热法合成了二氧化钛/石墨烯(TiO_2/rGO)复合材料,并对材料的形貌进行了表征,测试了材料用于锂离子电池的电化学性能.结果表明:与石墨烯复合后材料的比容量和倍率性能均升高,在电流密度为0.1C(C=150 mA/g)下,初始放电容量为374 mAh/g,50周后的放电比容量仍保持在165 mAh/g,循环保持率为44%,远高于同种方法下合成的二氧化钛样品50周后的比容量50 mAh/g和保持率17%.     

原位合成镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷的研究

为了提高锂离子电池正极材料用匣钵的使用寿命,以桂广滑石、鹤壁煅烧铝矾土和鹤壁堇青石熟料为原料,采用原位合成技术制备了镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷。测试和分析了烧结样品的吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度、抗热震性能、物相组成以及显微结构。实验结果表明,采用原位合成的镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷的晶粒分布均匀、结合紧密,明显提高了样品的抗热震性和耐腐蚀性。最佳配方为经1 360℃烧成的A2样品(桂广滑石47.72%、煅烧铝矾土46.49%、堇青石熟料5.79%),其吸水率为0.37%、气孔率为0.95%、体积密度为2.59g/cm3、抗折强度为114.12 MPa。堇青石熟料的最佳添加量为5.79%,添加少量堇青石熟料起到晶核剂作用,同时能够显著地降低样品的吸水率和气孔率,提高样品的体积密度、抗折强度和抗热震性能,拓宽样品的烧成范围。通过XRD和SEM分析表明,烧成样品的相组成为堇青石和镁铝尖晶石,样品的晶体发育比较完善,堇青石呈六方柱状,纵横交错排列,镁铝尖晶石呈颗粒状,分布于堇青石晶粒之间。30次热震(1 100℃~室温)后经1 360℃烧成的A2样品的相组成没有明显的变化,抗热震性能较优。