富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.6-x)Ni_(0.2)Y_xO_2(0≤x≤0.05)的电化学性能

采用草酸盐共沉淀法合成Li_(1.2)Mn_(0.6-x)Ni_(0.2)Y_xO_2(x=0,0.01,0.03,0.05)富锂正极材料,即在二元材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2中掺杂不同量的Y替代Mn,通过XRD、SEM测试,对材料的结构和形貌进行表征。在电化学性能测试中发现,改性材料Li_(1.2)Mn_(0.57)Ni_(0.2)Y_(0.03)O_2的首次放电比容量达280.1mAhg~(-1)。在充放电循环测试中,该材料的容量保持率较高,40周循环后容量保持在240.7mAhg~(-1)。而在倍率性能测试中,相比原始材料,Li_(1.2)Mn_(0.57)Ni_(0.2)Y_(0.03)O_2更是有较大的提升,在5C条件下放电比容量从29.4 mAhg~(-1)提高至89.9 mAhg~(-1)。然而该材料的首次库伦效率还有待提高。     

富锂材料zMnO_x·(1-z)Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的性能优化

提出厚层材料改性的概念,对比常规包覆和厚层包覆对材料性能改善的差异,通过对材料的结构、形貌及电化学性能的表征,深入分析厚层包覆Mn Ox使富锂二元材料电化学性能得到明显提高的原因。厚层包覆材料0.1Mn Ox·0.9Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的XRD图谱和HRTEM图像观察到包覆层厚度达20 nm,且包覆层中存在少量的尖晶石结构。电化学测试结果得出,厚层包覆材料具有较高的首次库伦效率(90.2%),较高的可逆容量(30周循环容量保持在265m Ahg~(-1)),同时循环其低倍率性能相比于本体材料和常规包覆材料同样有很大的提升(1C下放电比容量238m Ahg~(-1),2C下222m Ahg~(-1))。     

富锂锰基正极材料zMnO_x·(1-z)Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的电化学性能

富锂二元材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2通过在其表面包覆不同比例的具有电化学活性MnO_x,得到改性富锂材料z Mn O_x·(1-z)Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2(1.5x≤2,0z≤0.25)。通过XRD测试对材料的结构进行分析,由SEM图像观察发现材料的粒径尺寸属于次微米级,探究包覆层的结构形态和掺杂改性前后材料结构和形貌上发生的变化。通过电化学测试发现包覆MnO_x对材料的首次电化学性能有明显改善。在容量方面,样品0.05Mn O_x·0.95Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2和样品0.1MnO_x·0.9Li[Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的放电比容量较本体材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2有较大提升,分别为300.3 m Ahg~(-1)和298.1 mAhg~(-1),且二者在后续的充放电循环测试中,放电比容量也保持在较高的水平上。因此以这2种材料为研究对象,与未改性本体材料进行对比,进行进一步的表征。     

Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2的包覆改性研究

采用溶胶凝胶法制备本体富锂锰基锂离子电池正极材料Li [Ni_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)]O_2。用锂离子导电性好的Li_3PO_4对本体材料进行表面包覆改性。由于锂离子导电性好的Li_3PO_4包覆相与微量三维锂离子传导的尖晶石结构的存在,显著改善了材料的导电性能;由于Li_3PO_4的电化学结构稳定,与电解液的相容性较好,可减少正极材料与电解液的接触面积,有效抑制锰离子的溶解,因此能稳定材料的结构,改善材料的循环和倍率性能;此外,电化学传递阻抗在包覆后得到显著降低。     

适用于280Wh/kg能量密度锂离子电池正极材料的研究

采用相同的评价方法和标准对3种正极材料(富锂、三元NCA和NCM811)的首次充放电比电容量、库伦效率、倍率性能、低温性能及循环性能进行了测试。结果表明,富锂材料具有最高的首次充放电比容量,但其综合性能最差;三元NCA和NCM811综合性能较为出色,且NCM811性能略优。对NCM811材料与指定Si/C材料构建成的正、负极体系进行理论计算,电池能量密度可达286 Wh/kg,具有非常好的应用前景。     

磷酸铁锂电池低温电解液开发及性能研究

本文研究了磷酸铁锂电池低温电解液的溶剂配方,确定了锂盐的浓度。通过优化溶剂配方,引入丁酸乙酯(EA)、碳酸丙烯酯(PC)等低温溶剂开发了低温电解液,提高了低温电导率并降低了电解液体系的冰点。同时制作扣式电池测试了研究了氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为低温电解液添加剂对负极半电池的影响,结果表明界面阻抗大大降低。采用10Ah全电池对低温电解液的性能进行测试,结果表明循环和倍率性能优异,-20℃@5.5C倍率放电容量保持率达46%。     

电动汽车锂离子电池碳负极扩散应力与微观结构失效机理研究

扩散应力易引起电极体积变化、电极颗粒破裂和脱落,导致电极材料失效,从而引起锂离子电池容量的衰减。为探究不同材料厚度和放电倍率下的扩散应力规律以及扩散应力与微观结构破坏间的关联性,采用试验与仿真相结合的方法进行相关研究。首先,制备3种不同厚度(25、36、48 μm)的石墨负极,与三元正极组装成纽扣全电池;其次,以相同充电倍率(0.2C)、不同放电倍率(1C、2C、5C)在25℃下进行循环测试,为模型验证及微观测试提供样本;随后,根据电化学及扩散力学原理建立电化学-力耦合模型,并通过不同倍率放电工况对模型进行验证;进一步,利用控制变量法,基于所建模型研究不同材料厚度与放电倍率下扩散应力的规律;最后,基于电镜扫描和X射线衍射测试,对循环后的负极形貌及微观结构进行表征,结合模型仿真研究扩散应力与负极微观结构的破坏关联性。研究结果表明:随着放电倍率增大或材料厚度减小,扩散应力增大、负极损坏程度加深,可根据拉伸屈服强度将扩散应力与微观结构变化关系分为2个阶段;进一步,引入剥落指数定量描述微观结构失效,发现剥落指数与扩散应力之间存在幂函数关系。研究结果可为揭示扩散应力与容量损失之间的关联性提供思路。     

石墨烯含量对镍钴锰酸锂电极性能影响的研究

研究了石墨烯含量对镍钴锰酸锂三元材料电极性能的影响。试验结果表明:石墨烯添加量为6%和8%时,2.0 C充、放电的比容量分别为133.0 m Ah/g和134.0 m Ah/g,以0.3 C循环100次后的比容量保持率分别为83.4%和85.3%。综合考虑,石墨烯添加量为6%的电极具有性能和成本优势。     

动力锂离子电池脉冲功率控制失效影响分析

为验证热管理正常工作条件下大倍率放电对动力电池的影响,在电池最佳工作温度范围,对动力电池进行高倍率充放电循环试验,分析脉冲功率控制失效对电性能及安全的影响。试验结果表明:循环测试500周后,动力电池容量出现30%衰减,在40%SOC(State of Charge,荷电状态)附近直流内阻DCR(Direct Current Internal Resistance,直流内阻)增加约8%是容量降低的直接原因,负极SEI(SolidElectrolyteInterface,固体电解质界面)膜老化及电解液浓度增加是主要机理;同时负极出现析锂,存在安全隐患,正极极片状态正常,分析与电池最佳工作温度控制有关。     

锂动力电池内阻影响因素的实验研究

锂动力电池内阻是衡量电动汽车用电池性能的一个重要参数。本文中研究了不同环境温度、放电倍率和放电深度下的电池内阻随循环次数而变化的规律。结果表明,电池内阻与循环次数之间呈幂指数关系。电池内阻变化率与环境温度之间近似于二次函数关系,当环境温度为20℃时,电池内阻及其随循环次数的变化率均最小;电池内阻变化率随放电倍率的增大而增大,当放电倍率为1C时,电池内阻变化率基本上不随循环次数而变化,而当放电倍率为1.5C和2C时,电池内阻变化率随循环次数增加而明显增大;放电深度为25%和50%时,电池内阻变化率随循环次数的变化曲线相近,当放电深度达到100%时,电池内阻变化率显著增大。单次循环放电中,放电深度为0~80%时,电池内阻随放电深度的变化较小,当放电深度为80%~100%时,电池内阻随放电深度的增加而急剧增加。     

三元锂离子动力电池过充行为特性实验研究

本文中以电动车用额定容量为30 A·h的三元软包LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)锂离子动力电池单体为研究对象,研究其在不同充电倍率条件下的行为特性。结果表明,锂离子电池过充过程可分为4个阶段;电池表面最高温度位置不是固定不变的;在大部分测试时间内,最大温差(MTD)都小于1℃;充电倍率对锂离子电池过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,而过充测试时间和测试结束时的荷电状态(SOC)随着充电倍率的升高而降低。本研究为富镍锂离子动力电池的安全性设计和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供了参考。     

新能源汽车电池技术浅析(三)

正(接上期)2.三元锂电池三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂电池。三元复合正极材料前驱体产品,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,在容量与安全性方面比较均衡的材料,循环性能好于正常钴酸锂。前期由于技术原因其标称电压只有3.5~3.6V,在使用范围方面有所限制,但到目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。     

不同元素掺杂对LiNi_(0.6)Mn_(0.2)Co_(0.2)O_2正极材料的影响

本文分别以纳米Y_2O_3、ZrO_2、TiO_2为掺杂物,通过干法球磨将氧化物和NCM622前驱体进行混合,然后进行烧结,后处理制得不同元素掺杂的NCM622型三元材料。SEM表明Zr元素掺杂有利于NCM622型三元材料一次颗粒的长大,电性能测试表明,掺杂1%的Y、Zr、Ti能够明显提高三元材料的循环性能,对材料的倍率性能影响不明显,且掺杂Zr元素的整体电化学性能最好。     

大倍率放电时电动汽车用锂离子电池的热性能

为保证锂离子动力电池安全、可靠和高效的运行,实验研究了其在大倍率放电时的热性能。实验中,对于一款商业电动车用3.2 V、50 Ah锂离子电池,用充放电测试仪和温湿度巡检仪,控制放电倍率为1C~3C(50~150 A)。结果表明:电池放电倍率越大,电池两端工作电压平台越低,电池放电量越小,电池表面的温升率越大。当放电倍率达到3C(150 A)时,电池表面温度超出其安全工作温度,因而,锂离子动力电池在大倍率放电时,需要为其增加散热设备。拟合了一组用于计算不同放电倍率下电池的瞬时产热量的经验公式。这些公式可用于锂离子动力电池的辅助散热设备的设计和选择。     

充电限制电压对磷酸铁锂电池的影响

从放电容量、放电中值电压、充电时间、恒流容量百分比4个方面主要研究了充电限制电压从3.25V至3.85V范围变化对磷酸铁锂电池性能的影响.实验结果表明:对于磷酸铁锂材料的锂离子电池,采用恒流恒压的充电方案,充电限制电压设定在3.55～3.70V较合理,推荐值为3.60～3.65V.     

人造石墨-硬碳复合负极材料的性能研究

为了改善锂离子电池的低温性能,将硬碳和石墨负极材料复合起来,制备成人造石墨-硬碳复合负极材料。采用不同比例的人造石墨-硬碳复合材料制备扣式电池并测试了其电化学性能。结果表明,硬碳∶人造石墨=3∶7比例的材料具有最优的综合性能。使用该比例复合负极制作全电池进行性能测试,结果显示该复合负极材料对锂离子电池的低温放电性能有明显的提升,并且还具备良好的倍率性能和低温循环性能。     

直链烷基醚对磷酸铁锂电池性能的影响研究

为了提升磷酸铁锂电池的低温性能,本文在常规EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)/EMC(碳酸甲乙酯)(1:1:1)电解液配方(Base)的基础上,引入了20%(体积比)的新型醚类有机溶剂。研究了此类溶剂对磷酸铁锂电池性能的影响,发现2#醚类溶剂在电解液中具有很好的化学稳定性,并且2#醚类溶剂的加入能够大幅度提高电解液的电导率,EIS测试表明欧姆阻抗和电化学转移阻抗均有降低。加入2#醚的电池常温1 C放电容量达96.3 m Ah/g,-25℃低温放电容量达99.3 m Ah/g,放电容量保持率为71%;而Base电解液放电容量保持率为45.7%,表明该种醚类溶剂的加入使电池低温放电性能大幅提高。     

适用于锂离子电池的碳纤维布基柔软集流体的制备及性能研究

将前处理后的碳纤维布进行真空磁控溅射镀铝/铜处理,获得碳纤维布基柔软集流体,该集流体相较于传统集流体拥有优越的物理性能,可以随意弯折,同时碳纤维布表面的经纬丝束使其拥有更大的比表面积和更好的电子传导率,对多种集流体的电化学性能对比研究结果表明,碳纤维布基柔软集流体相较于传统金属箔材集流体,在保证优秀的放电比容量和循环稳定性的同时,拥有更加优秀的倍率性能。     

BD71ZF晶体点火装置(下)

为了验证 BD71Z F 晶体点火装置的实际效果。在点火性能和发动机台架试验,道路试验上与普通点火线圈作了对比,并征求了部分用户的实际运用意见。分述如下:1.型式试验:(1)装置经连续通电12小时后仍具有在分电器1500转/分火花距离12毫米的放电性能。(2)装置在 120℃±2℃的环境下,保持1小时后仍具有在分电器1500转/分,火花距离12毫米的放电性能。(3)装置在振动频率为3000周/分加速为5g 时进行4小时试验,经10g 的冲击加速度冲击试验1万次后,均仍具有工作能力。(4)装置在最大输出时经受高压输出开路试验,5分钟后无表面爬电或击穿现象。     

LiMn_2O_4/AC质量比对混合超级电容器性能影响的研究

<正>极中Li Mn2O4(锰酸锂)与负极中AC(高比表面积活性炭)的质量比对混合超级电容器性能有很大影响。对不同Li Mn2O4/AC质量比的混合超级电容器进行了测试,结果发现,Li Mn2O4/AC质量比为1∶1.5时,混合超级电容器性能最好,在0.15 A/g充放电时的比能量为15.6 Wh/kg,1 000次循环后的比能量保持率为94.9%。