锌溴液流电池安全性研究

针对锌溴液流电池电解液中溴易挥发,充电过充时以及充电过程中温度过高易造成安全性隐患,通过对溴络合剂,电氧化聚合电解液添加剂,电压敏感隔膜,温度敏感电极等,这些影响因素进行实验分析,结果表明溴络合剂采用四丁基溴化铵,电氧化聚合电解液添加剂采用4-溴苄基异氰酸酯,电压敏感隔膜采用聚对苯和聚二苯胺复合膜,温度敏感电极采用环氧树脂-炭黑复合物的PTC材料,就能很好的控制锌溴液流电池的安全性。     

Possible use of methylbenzenes as electrolyte additives for improving the overcharge tolerances of Li-ion batteries

Based on the voltammetric behaviour of a series of methyl-substituted benzenes in 1M LiPF₆/EC-DMC electrolyte, xylene was selected and tested as an electrolyte additive for overcharge protection of Li-ion batteries. From the overcharge curves, CV behaviour and SEM observations of the cells in the presence of xylene, it was found that the additive can polymerize at the overcharged voltage to form a dense layer of isolating polymer film at the cathode surface, which blocks off further oxidation of the electroactive material and electrolyte and, therefore, improves the overcharge tolerance of the Li-ion battery. In addition, the xylene additive has shown only a slight influence on the cycling behaviour.     

全功能锂电池及锂聚合物电池保护电路的设计

为保障锂离子电池及锂聚合物电池使用的安全稳定性，基于0．6μm的标准CMOS工艺，设计了一种全功能锂离子电池及锂聚合物电池保护电路，针对可能出现的过放电、过充电、放电过电流、负载短路等异常状态设置了相应的保护机制。同时设计了基于亚阈值区的基准电路及比较器，并设置了待机状态，从而极大地降低了功耗。利用Hspice软件对设计进行仿真验证，证明其可满足全面电池保护电路要求并具有较低功耗。     

Effect of Overcharge on Electrochemical Performance of Sealed-Type Nickel/Metal Hydride Batteries

The effects of overcharge on electrochemical performance of AA size sealed-type nickel/metal hydride（Ni/MH） batteries and its degradation mechanism were investigated. The results indicated that the relationship between the effects of different overcharge currents on the increasing velocity of inner pressure and the degradation velocity of cycle life and discharge voltage remains in almost direct proportion. After overcharge cycles, the positive electrode materials remain the original structure, but there occur some breaks because of the irreversible expand of crystal lattice. And the negative electrode alloy particles have inconspicuous pulverization, but are covered with lots of corrosive products and its main component is rare earth hydroxide or oxide. These are all the main reasons leading to the degradation behavior of the discharge capacity and cycle life of Ni/MH batteries.     

软包动力电池过充电热失控特征研究

研究了正极和负极分别为8系高镍三元NCM811（Li（Ni0.8Mn0.1O0.1）O2）和硅碳（SiOx/graphite）的25 Ah软包动力电池过充电触发热失控特征。结合电池材料热特性和热失控产气成分分析,揭示了绝热与非绝热环境下,电池热失控期间内部微观变化和动态产热特性。过充电触发热失控的路径为：过充电超过安全边界电压后电池内部发生副反应和内部极片微短路,引起气体和热量累积,最终电池过热达到热失控临界点。与非绝热环境相比,绝热环境下热失控触发瞬间温度高出37.5 ℃,且触发时长有不同程度的缩短（约为90～500 s）。最后对电池的安全和失效边界做出了界定。     

锂电池安全标准及安全要求综述

综述了国内外锂电池安全标准,重点介绍了各种安全测试方法的差异及目的,并对近年来出现的一些新的测试方法进行了探讨。     

添加剂、隔膜对锂离子电池过充性能的影响

采用电聚合添加剂环己基苯、联苯来改善以钴酸锂为正极材料的高容量锂离子方形电池过充性能(1 C 10 V、3 C4.8 V),并探讨隔膜性能对电池过充测试的影响。实验发现,1 C 10 V过充测试,电解液中添加环己基量增加时能提高电池过充测试的通过率,添加5%(质量分数)环己基苯+5%(质量分数)联苯时能对电池起到良好的保护效果,但对3 C 4.8V所起的作用不大;具有较大的穿刺强度的隔膜能对电池3 C 4.8 V过充测试起到良好的保护作用;隔膜型号与添加剂对电池循环厚度及容量保持率均有一定的影响,加入添加剂后电池循环性能下降,而良好的隔膜性能可提高电池循环性能。     

锂离子电池过充保护添加剂shuttle的研究

通过在锂离子电池电解液中添加2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯(2,5-diterbutyl-1,4-dimethoxybenzene,简称shuttle)来提高电池的过充保护能力。对磷酸铁锂电池分别进行了循环伏安扫描、常温循环寿命、过充后循环、交流阻抗测试,实验结果表明,在1 mol/L LiPF6/(EC+DEC+EMC)(1∶1∶1)+1%VC电解液中添加2%(质量分数)shuttle,当电压为3.81 V(相对于Li/Li+)时,shuttle开始发生氧化反应,烷氧基发生氧化离解,消耗电池内部过充的电量,提高了锂离子电池的安全性。此外,添加2%(质量分数)shuttle后电池循环性能有所提高,循环180次后,容量保持率从91.60%提高至94.70%。     

锂离子电池过充电行为研究

从充电倍率、负极材料的种类以及正负极材料的电容量匹配等方面,研究了锂离子电池的过充电行为.结果表明:当以低倍率(0.1C和0.5C)过充电时,电池仍可维持密封完好状态;当电池以高倍率(如1C)过充电时,电池的气阀被冲开,内部电芯的温度高达182℃,比电池壳表面的温度高出80℃.在相同电容量匹配的情况下,负极材料的种类对电池过充电的影响很小;正极过量越多,电池的电压平台越长,电压曲线也越不平滑,电池壳表面达到的最高温度也越高;正极量的变化比负极量的变化对锂离子电池过充电行为的影响更大.     

电活性双酚A的合成及其锂离子电池防过充性能研究

对双酚A进行结构修饰,经甲醚化、氰基取代,设计合成了2,2-双-(4-(β-氰基乙氧基)苯基)丙烷（DBDCN）、2-(4-(β-氰基乙氧基)苯基)-2'-(4-甲氧基苯基)丙烷（DBMCN）和2,2-双-(4-甲氧基苯基)丙烷（DBMB）,将三种化合物作为锂离子电池的防过充添加剂开展研究。在锂离子电池电解液1 mol/L LiPF₆/[碳酸乙烯酯（EC）+ 碳酸二乙酯（DEC） + 碳酸甲乙酯（EMC） （1∶1∶1,体积比）]中分别添加0.1 mol/L的DBDCN、DBMB和DBMCN,采用循环伏安、过充测试、电化学阻抗、恒流充放电和扫描电子显微镜等手段研究DBDCN、DBMB和DBMCN的防过充性能,并探讨添加剂与正极材料LiFePO₄的相容性。这些化合物的氧化还原电位均为4.1 V,显著提高了电池的过充保护。100%过充测试和5 V截止电压测试结果表明,DBMB的防过充性能明显优于DBDCN和DBMCN。以0.5 C倍率电流循环100圈,基础电解液和分别添加0.1 M DBDCN、DBMB、DBMCN的电池放电比容量分别为134.5 mA∙h/g、135.3 mA∙h/g、132.8 mA∙h/g和127.0 mA∙h/g,容量保持率分别为87.7%、87.0%、89.5%和84.3%。结果表明,DBMB对电池防过充作用最明显。