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    1. 2022年中国储能技术研究进展
    陈海生, 李泓, 徐玉杰, 陈满, 王亮, 戴兴建, 徐德厚, 唐西胜, 李先锋, 胡勇胜, 马衍伟, 刘语, 苏伟, 王青松, 陈军, 卓萍, 肖立业, 周学志, 冯自平, 蒋凯, 尉海军, 唐永炳, 陈人杰, 刘亚涛, 张宇鑫, 林曦鹏, 郭欢, 张涵, 张长昆, 胡东旭, 容晓晖, 张熊, 金凯强, 姜丽华, 彭煜民, 刘世奇, 朱轶林, 王星, 周鑫, 欧学武, 庞全全, 俞振华, 刘为, 岳芬, 李臻, 宋振, 王志峰, 宋文吉, 林海波, 李杰才, 易斌, 李福军, 潘新慧, 李丽, 马一鸣, 李煌
    储能科学与技术    2023, 12 (5): 1516-1552.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0330
    摘要839)   HTML226)    PDF(pc) (3233KB)(1482)    收藏

    本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结了2022年中国储能领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展,中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。

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    2. 储能锂离子电池多层级失效机理及分析技术综述
    王怡, 陈学兵, 王愿习, 郑杰允, 刘啸嵩, 李泓
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2079-2094.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0295
    摘要590)   HTML204)    PDF(pc) (10041KB)(828)    收藏

    锂离子电池电化学和安全性能与其材料、极片和电池各层级的特性密切相关,揭示储能锂离子电池多层级的失效机理,可为储能锂离子电池的设计优化、使用管控提供指导。本文以广泛应用的磷酸铁锂储能电池为例,从材料、极片、电池层级出发,分别综述了其常见的失效形式以及对应的失效机理与表征分析技术。在本文中多层级的失效包括正负极材料的结构、组成和表界面失效以及电解液和隔膜的失效;极片的析锂、孔隙率、剥离和非均匀极化失效;电池的产气和热失控失效。最后对未来储能失效分析技术进行展望,包含先进表征技术应用、标准化失效分析流程等方面,希望能为储能锂电池失效分析技术的发展起到积极的推动作用。

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    3. 锂离子电池产气机制及基于电解液的抑制策略
    徐冲, 徐宁, 蒋志敏, 李中凯, 胡洋, 严红, 马国强
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2119-2133.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0212
    摘要617)   HTML130)    PDF(pc) (13368KB)(814)    收藏

    便携式设备、电动汽车和储能设施的快速发展对锂离子电池的成本、充电倍率、使用寿命和安全性等提出了更高要求。然而,锂离子电池在循环和存储过程中会产气,造成电池体积膨胀、极片/隔膜错位以及电池极化增加,是导致电池寿命衰减甚至引发安全问题的重要原因。本文从锂离子电池产气种类出发,总结了锂离子电池中H2、O2、烯烃、烷烃、CO2和CO 6类主要气体的产生机制以及电池温度、电压窗口、电极材料等因素对气体产生的影响,并讨论了这些气体产生与电池性能变化和电池安全之间的关系。此外,本文基于电解液视角提出了抑制策略,主要围绕提升电解液稳定性和构建稳固的电极/电解液界面两个维度展开。清除电池中的活性氧、痕量水和氢氟酸,降低溶剂中环状碳酸酯含量以及使用氟代溶剂均可以有效提升电解液稳定性,使用各类功能添加剂调控电极/电解液界面组分可以有效提升电池界面稳定性,最终达到抑制产气的效果。最后,本文提出了目前针对电池产气仍需解决的问题,为后续深入探究电池产气机理以及开发更有效的产气抑制策略进行了展望。

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    4. 锂离子电池浸没式冷却技术研究综述
    曾少鸿, 吴伟雄, 刘吉臻, 汪双凤, 叶石丰, 冯振宇
    储能科学与技术    2023, 12 (9): 2888-2903.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0269
    摘要728)   HTML86)    PDF(pc) (14824KB)(614)    收藏

    电池热管理系统对锂离子电池的安全高效运行具有重要意义。浸没式冷却技术较传统热管理技术在温控性能和能效等方面优势明显,而且随着电动汽车和储能电站的快速发展,浸没式冷却系统的研究逐渐受到重视。本文首先从导热性、黏性、密度、安全性、环保性、经济性等角度,系统总结目前常用的五类介电流体:电子氟化液、碳氢化合物、酯类、硅油类和水基流体,指出不同介电流体的优势与劣势。然后依据电池系统工作温度特性,详细评述国内外浸没式冷却在低温预热、常温冷却、热失控抑制方面的研究进展。低温预热研究尚少,常温冷却分为单相液体冷却和气液相变冷却,具有高闪点的介电流体在热失控发展的不同时期均起到抑制作用。最后,介绍了该领域目前的探索或示范性工作,并提出锂离子电池浸没式系统介电流体未来的发展方向。其中,电子氟化液和合成碳氢化合物相对使用成熟,酯类和硅油类的研究较少,水基流体亟需解决电绝缘问题。本文可为电化学储能系统浸没式冷却系统设计提供参考。

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    5. 锂离子电池储能安全评价研究进展
    李晋, 王青松, 孔得朋, 王晓冬, 俞振华, 乐艳飞, 黄鑫炎, 胡振恺, 吴候福, 方华斌, 曹伟, 张少禹, 卓萍, 陈晔, 李紫婷, 梅文昕, 张越, 赵丽香, 唐亮, 黄宗侯, 陈篪, 刘彦辉, 储玉喜, 许晓元, 张晋, 李贻恺, 冯蓉, 杨标, 户波, 杨晓滢
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2282-2301.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0252
    摘要614)   HTML138)    PDF(pc) (5701KB)(537)    收藏

    本文针对目前锂离子电池储能安全评价研究进展进行了综述,梳理了锂离子电池储能安全评价相关标准现状,从电池本征安全、储能故障及事故统计、热失控机理及火蔓延机制等方面总结了锂离子电池储能安全评价相关理论的研究进展,分析了从锂离子电池单体到储能系统的安全评价数值模拟技术,系统介绍了电池单体到储能系统的安全测试评价技术以及锂离子电池储能电站安全评价技术的现状。研究结果表明,随着电池技术的不断迭代,储能系统结构的不断升级,储能的安全评价将愈发复杂,现有的评价技术和标准有待进一步提升和完善。未来,需要根据储能电池本质安全、电气与消防安全等技术的发展及时调整与更新安全评价指标,结合仿真、实验手段的进步,明确安全指标阈值,并充分考虑储能系统投运后容量衰减、老化过程伴随的安全性能演变,构建覆盖多体系、多场景、多要素,融合动静态指标的安全性能等级评价体系,发展涵盖“单体-模组-簇-系统-电站”层层分级的储能系统安全性能等级评价技术。同时,制定国际适用的储能系统安全性能等级评价标准,为全球储能安全提供中国方案。

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    6. 长寿命循环的磷酸铁锂电池及材料、工艺
    张贵萍, 闫筱炎, 王兵, 姚培新, 胡昌杰, 刘奕哲, 李纾黎, 薛建军
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2134-2140.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0381
    摘要546)   HTML135)    PDF(pc) (1606KB)(516)    收藏

    利用预锂化技术以及预锂化材料(也称为补锂剂、预锂化添加剂)的富锂优势,将预锂化材料添加在磷酸铁锂(LFP)电池正极极片中,研制了磷酸铁锂方形铝壳51 Ah全电池,以及软包7 Ah全电池,并进行了循环寿命方面的测试和研究。利用以往经验分析了正极、负极等主材(比如磷酸铁锂、石墨、电解液配比、集流体、隔膜)到辅料(正、负极黏合剂,导电剂等)以及预锂化材料的特性和对电池寿命的影响,以化学反应方程式的形式分析了已经工业化的几种预锂化材料的补锂机理以及补锂容量值。试验结果表明,添加预锂化材料的7 Ah电池循环寿命在9000周,而没有添加预锂化材料的7 Ah电池的循环寿命在5300周,添加预锂化材料的7 Ah电池的循环性能明显优于未添加预锂化材料的电池,循环寿命提高了50%左右;能量效率方面:添加预锂化材料的7 Ah电池的常温25 ℃,0.2 C能量转化效率为96.74%,0.5 C能量转化效率为94.80%,1 C能量转化效率为92.67%,均高于未添加预锂化材料的7 Ah电池的能量转化效率。本研究有助于推动预锂化技术以及预锂化材料在磷酸铁锂长循环新型储能电池中的应用,为长寿命磷酸铁锂电池的设计研发提供实验依据。

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    7. 锂离子电池快速充电研究进展
    杲齐新, 赵景腾, 李国兴
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2166-2184.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0287
    摘要346)   HTML148)    PDF(pc) (12552KB)(498)    收藏

    具有高能量密度的可充电锂离子电池作为电动汽车的动力之源备受关注,然而,在高倍率充电时引发的镀锂、机械效应和放热等一系列问题会导致电池容量和功率的衰减。为了解决上述问题,需要合理地设计有利于锂离子快速传输的电极材料和电解质。本文综述了锂离子电池快充技术的发展现状,首先介绍了快充锂离子电池的理化基础,为实现优异的锂离子电池快充性能提供了理论指导;其次介绍了在高充电倍率下锂离子电池的性能衰减机制;最后着重从电极材料和电解质角度总结了实现高能量密度锂离子电池快充性能的研究策略。基于对最新进展的系统理解和分析,本综述可为设计具有优异倍率性能的快充锂离子电池提供指导。

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    8. 高能量密度磷酸铁锂正极设计
    李淼, 于永利, 吴剑扬, 雷敏, 周恒辉
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2045-2058.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0248
    摘要353)   HTML170)    PDF(pc) (6993KB)(426)    收藏

    磷酸铁锂(LiFePO4)是锂离子动力和储能电池中应用最广泛的正极材料,为了满足市场对锂离子电池更高能量密度的要求,必须开发具有更高能量密度的LiFePO4材料。根据能量密度的定义,本文从LiFePO4的电压平台、粉体压实密度和质量比容量三个方面展开论述,通过电化学和材料学方面的机理分析,指出提高粉体压实密度和质量比容量是具有潜力的改进方向。结合研发经验、市场调研和国内外的研究成果,在提高材料粉体压实密度方面,本文总结了原料种类选择、烧结制度改善、大小颗粒级配这三类最有效的方法,具体介绍了制备LiFePO4的磷酸铁路线,烧结制度伴随的杂质问题,以及大小颗粒级配的流程差异;在提高质量比容量方面,从LiFePO4的本征特性出发,介绍了纳米化、碳包覆、元素掺杂、缺陷控制以及晶体择优取向五种策略,指出纳米化、碳包覆、元素掺杂是目前最有效的提高质量比容量的改性方法。上述方法都已经应用于市场上的LiFePO4产品之中,其提高能量密度的有效性得到了国内多家电池厂的认证。目前LiFePO4正极材料的能量密度还未被完全开发,仍需要继续开展材料改性的研究和生产工艺的优化。

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    9. 石墨负极界面SEI膜与锂离子电池热失控
    张佳怡, 翁素婷, 王兆翔, 王雪锋
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2105-2118.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0253
    摘要338)   HTML109)    PDF(pc) (12794KB)(417)    收藏

    随着商用锂离子电池(LIBs)的蓬勃发展,其安全性的欠缺成为日益凸显且亟待解决的问题。作为LIBs事故的重要形式之一,热失控过程与石墨负极固体电解质界面(SEI)膜密切相关。因此,深入了解和精准调控SEI膜的性质成为提高LIBs安全性的前提和重要途径。本文首先对SEI膜的组分、结构,以及形成原理进行了简要介绍,尤其强调了SEI膜在热失控过程中所起的关键作用。其次,探讨了热失控过程中与SEI膜相关的不安全因素及其机理。对SEI膜的分解、锂化石墨的热解、可燃气体的释放、锂沉积、正极过渡金属(TM)对SEI膜的影响几个过程的分析表明,需要同时提高SEI膜自身的热稳定性和Li+在其中的传输能力,才能有效提高电池的安全性能。依据材料的结构和成分、性质、性能之间的决定性关系,对SEI膜的改性进行了广泛研究。调控电解液组分或在负极电极内引入添加剂进而对SEI膜进行原位调控,以及构筑无机或有机组分的人工SEI膜均能够有效调控SEI膜的特性。最后,展望了未来SEI膜的相关研究和调控方向,为提高LIBs的安全性提供了理论依据和实验指导。

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    10. 锂离子电池电化学模型发展与应用
    昝文达, 张睿, 丁飞
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2302-2318.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0296
    摘要259)   HTML76)    PDF(pc) (12028KB)(397)    收藏

    锂离子电池是一个复杂的多尺度、多物理场系统。利用电化学仿真的方法可以模拟电池内部发生的化学、物理过程,预测电池行为,为优化电池系统设计提供理论支撑,从而减少电池开发的时间和成本。本文通过对相关文献的探讨,总结了电化学模型及其衍生模型,包括单颗粒模型、准二维模型、三维模型以及介观尺度模型,并介绍了几种重要的电化学模型参数的获取方法。对于电化学模型的不同使用场景,本文总结了电化学模型在锂离子电池内部温度与应力分析、寿命仿真和微观结构设计中的应用。介绍了利用模型研究电池内部锂离子浓度、电势和电化学反应速率的分布;归纳了利用耦合多物理场电化学模型模拟电池内部温度和应力分布,并预测电池运行期间的退化;总结了通过介观尺度电化学模型研究微观结构、参数对电池性能的影响,并为电极结构设计提供指导。综合分析表明,电化学模型在电池内部机理分析上有着很大的优势。最后,本文展望了锂离子电池电化学模型的发展方向。

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    11. 电池无损检测监测方法分析
    郝奕帆, 祝夏雨, 王静, 邱景义, 明海, 方振华
    储能科学与技术    2023, 12 (5): 1713-1737.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0081
    摘要365)   HTML63)    PDF(pc) (15339KB)(384)    收藏

    电池作为可以实现能源时空调节的器件,是优化能源应用、提高能源综合使用效率的最佳方法之一。随着储能需求的增加及大规模储能系统的广泛应用,高能量密度、长循环寿命的电池成为当前研究的重点。然而,随着电池性能的提升,其安全性问题也日益凸显,电池安全事故往往与电池的有机电解液体系易燃易爆属性、大电流充放电而诱发的热蓄积、电池单体结构以及模组的热电环控技术紧密关联。无损的表征手段可最大限度避免外界干扰,在真实的环境和使用工况下对电池实施原位检测分析,从而更清晰准确地表达和监测电池使役行为,获得电池的反应瞬态和健康状态等关键信息,精准分析电池热失控、寿命衰减等性能衍变规律和反应原理,进一步指导电极材料的制备、电池结构的设计及模组控制,提升电池的安全性和可靠性。本综述对近些年报道的电池无损检测监测表征方法进行了梳理,包括传感器、磁共振、X射线、中子散射、超声波检测、拉曼散射技术等,分别阐述了其原理、应用方式及获取信息的特征,并对各表征技术进行了综合比较,尤其是电池数据的互为支撑关系,为深入探究电池在不同工况下的内部微结构演变与电性能、安全性等的关系提供方法和技术手段,提高电池使用效能,为电池事故预警和寿命预警机制的建立提供支撑。

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    12. 锂电池百篇论文点评(2023.4.12023.5.31
    乔荣涵, 朱璟, 申晓宇, 岑官骏, 郝峻丰, 季洪祥, 田孟羽, 金周, 詹元杰, 武怿达, 闫勇, 贲留斌, 俞海龙, 刘燕燕, 黄学杰
    储能科学与技术    2023, 12 (7): 2333-2348.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0425
    摘要283)   HTML84)    PDF(pc) (997KB)(383)    收藏

    该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以“lithium”和“batter*”为关键词检索了Web of Science 从2023年4月1日至2023年5月31日上线的锂电池研究论文,共有3612篇,选择其中100篇加以评论。正极材料的研究集中于钴酸锂、尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4材料的表面包覆和掺杂改性,以及其在长循环中的结构演变等。硅基复合负极材料的研究包括材料制备和对电极结构的优化以缓冲体积变化,并重点关注了功能性黏结剂的应用和界面的改性。金属锂负极的研究集中于金属锂的表面修饰。固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氯化物固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究。其他电解液和添加剂的研究则主要包括不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配的研究,以及对新的功能性添加剂的探索。固态电池方向更多关注层状氧化物正极材料在硫化物、氧化物固态电池中的应用。锂硫电池的研究重点是提高硫正极的活性,抑制“穿梭”效应。电池技术方面的研究还包括干法等电极制备技术。测试技术涵盖了锂沉积和正极中锂离子输运等方面。理论模拟工作涉及电解液的物理性质模拟,界面问题工作侧重于固态电池中电极界面的稳定性研究。

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    13. 锂离子电池在新能源汽车中的设计及应用
    丁徐强, 陶琦, 罗鹰
    储能科学与技术    2023, 12 (5): 1751-1752.  
    摘要78)   HTML34)    PDF(pc) (351KB)(371)    收藏
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    14. 基于物理吸附储氢材料的研究进展
    刘名瑞, 丁凯, 王唯, 孙进
    储能科学与技术    2023, 12 (6): 1804-1814.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0029
    摘要385)   HTML56)    PDF(pc) (4004KB)(368)    收藏

    氢能是可持续的二次清洁能源,在规模化应用的进程中,氢气的储运技术是制约氢能产业链发展的关键因素。物理吸附储氢技术是未来氢气安全应用的重要途径之一,但仍需克服储氢容量低和室温储氢难的技术难题。围绕物理吸附储氢技术研究,总结归纳了碳基材料(如活性炭、石墨烯、碳纳米管、介孔碳和碳气凝胶)、有机骨架材料[如金属有机骨架材料(MOFs)和共价有机骨架材料(COFs)]、水合物3类作为储氢材料的研发历程和研究进展,介绍了各类材料在提升储氢容量方面的研究成果和技术手段,同时分析了上述物理吸附储氢材料的储氢原理和在氢气储运利用上的技术特点,对比基于不同物理吸附机制的储氢材料优缺点,为氢储运技术应用提供进一步应用分析依据。最后针对未来固态储氢的发展趋势和目前的技术瓶颈,对物理吸附储氢技术突破点和发展方向提出建议。物理吸附储氢技术虽然具有明显的技术瓶颈,但与其他储氢技术结合形成复合储氢体系,仍然具有很好的协同效应,帮助提高储氢效率、改善吸放氢动力学和热力学性能,是储氢领域必要的技术分支。

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    15. 基于模型的锂离子电池SOC估计方法综述
    谭必蓉, 杜建华, 叶祥虎, 曹馨, 瞿常
    储能科学与技术    2023, 12 (6): 1995-2010.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0016
    摘要379)   HTML62)    PDF(pc) (2475KB)(355)    收藏

    锂离子电池由于其高能量密度、高循环寿命等优点被广泛应用于电力储能和新能源汽车中。准确估计电池的荷电状态(state of charge,SOC)对提高电池使用寿命和利用效率具有重要意义。然而,锂电池是一个高度复杂、时变和非线性的电化学系统。因此,精度高的在线SOC估计方法对锂电池的实际应用非常重要。近年来,基于模型的SOC估计方法由于其闭环控制、易于实现等特点被广泛关注和研究。本文从模型分类、模型参数辨识算法、SOC估计算法以及SOC估计影响因素对基于模型的SOC估计方法进行综述,首先归纳总结了各种常见的锂离子电池模型,主要介绍了各种常见电化学模型和等效电路模型并进行对比分析;然后重点对模型建立方法和SOC状态估计算法进行梳理和对比,主要介绍了各种模型参数辨识方法及SOC估计方法并进行了对比分析;之后对影响基于模型的SOC估计方法精度的影响因素及解决方法进行分析和总结,主要从温度、老化以及电池组对电池SOC估计的影响进行分析;最后对未来的研究方向进行了讨论和展望。

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    16. 锂离子电池热失控监测与预警的气敏技术研究进展
    谭则杰, 周晓燕, 徐振恒, 樊小鹏, 田兵, 王志明, 李秋桐, 付佳龙, 李志勇, 郭新
    储能科学与技术    2023, 12 (11): 3456-3470.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0386
    摘要375)   HTML67)    PDF(pc) (5887KB)(336)    收藏

    锂离子电池具有能量密度高、输出功率大等优点,是目前得到广泛应用的电化学储能器件之一。然而,电池运行过程中的电滥用、热滥用或机械滥用等会导致热失控发生,并进一步引发起火、燃烧甚至爆炸等安全问题,这严重限制了锂离子电池的发展。在锂离子电池热失控过程中,其内部会由于化学/电化学反应产生O2、H2、碳氧化合物(CO2、CO)、碳氢化合物(C2H4、CH4等)以及氟类气体(HF等)等特征气体,因此可以通过检测释放的气体组分和浓度对电池热失控行为进行监测和早期预警,从而提升电池安全性。本文对锂离子电池热失控的引发方式、产气机理、产气成分及其用于热失控早期预警的气敏技术研究进展进行综述。在此基础上,对热失控特征气体及其传感技术进行总结,并提出未来电池热失控早期预警的气体传感技术的发展思路。

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    17. 锂电池百篇论文点评(2023.8.12023.9.30
    郝峻丰, 朱璟, 张新新, 孙蔷馥, 申晓宇, 岑官骏, 乔荣涵, 田孟羽, 金周, 詹元杰, 武怿达, 闫勇, 贲留斌, 俞海龙, 刘燕燕, 黄学杰
    储能科学与技术    2023, 12 (11): 3556-3571.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0732
    摘要265)   HTML79)    PDF(pc) (1055KB)(328)    收藏

    该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以“lithium”和“batter*”为关键词检索了Web of Science 从2023年8月1日至2023年9月30日上线的锂电池研究论文,共有4706篇,选择其中100篇加以评论。正极材料的研究集中于高镍三元、尖晶石材料的表面包覆和掺杂改性,以及其在长循环中的结构演变等。硅基复合负极材料的研究包括材料制备和对电极结构的优化以缓冲体积变化,并重点关注了功能性黏结剂的应用和界面的改性。金属锂负极的研究集中于金属锂的表面修饰。固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氯化物固态电解质、氧化物固态电解质和复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究。其他电解液和添加剂的研究则主要包括不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配的研究,以及对新的功能性添加剂的探索。固态电池方向更多关注层状氧化物正极材料在硫化物、氧化物固态电池中的应用。锂硫电池的研究重点是提高硫正极的活性,抑制“穿梭”效应。电池技术方面的研究还包括干法等电极制备技术。测试技术涵盖了锂沉积和正极中锂离子输运等方面。理论模拟工作涉及电解液的物理性质模拟,界面方面工作侧重于固态电池中电极界面的稳定性研究。

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    18. 锂离子电池电解液中新型氟化物的研究进展
    汪心兰, 曾子琪, 张涵, 雷盛, 谢佳
    储能科学与技术    2023, 12 (10): 3075-3086.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0401
    摘要308)   HTML105)    PDF(pc) (2042KB)(316)    收藏

    随着便携式电子设备和电动汽车的快速发展,对具有高能量密度和安全性的锂离子电池提出了迫切需求。开发具有宽电化学窗口和不易燃的电解液对于实现锂离子电池的高能量密度和安全性至关重要。然而,常规碳酸酯电解液存在电化学窗口较窄和易燃烧的问题,限制了其发展。在电解液中引入含氟化合物可以改善电解液的成膜性、氧化稳定性和燃烧性并可有效地提升电池的综合性能。本文从锂盐和溶剂两个方面综述了新型氟化物在锂离子电池电解液中的研究进展,首先介绍了三种新型含氟锂盐在热稳定性、电化学稳定性、成膜性以及对铝集流体的钝化能力等方面的特性,其次比较了碳酸酯、羧酸酯、醚、芳香烃等溶剂氟取代前后的物理化学性质,以及对电解液的离子电导率、界面形成能力、抗氧化性、宽温性能和易燃性等方面的影响,重点介绍了部分新型氟代碳酸酯、氟代醚及氟代芳香烃溶剂在锂离子电池电解液中的应用,最后总结了氟化物开发和应用中的科学挑战和局限性,并展望了其在锂离子电池电解液中的未来发展方向。

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    19. 锂电池百篇论文点评(2023.2.12023.3.31
    朱璟, 申晓宇, 岑官骏, 乔荣涵, 郝峻丰, 季洪祥, 田孟羽, 金周, 詹元杰, 武怿达, 闫勇, 贲留斌, 俞海龙, 刘燕燕, 黄学杰
    储能科学与技术    2023, 12 (5): 1553-1569.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0228
    摘要261)   HTML78)    PDF(pc) (946KB)(313)    收藏

    该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以“lithium”和“batter*”为关键词检索了 Web of Science 从2023年2月1日至2023年3月31日上线的锂电池研究论文,共有3714篇,选择其中100篇加以评论。正极材料的研究集中于镍酸锂、高镍三元材料的表面包覆和掺杂改性,以及其在长循环中的结构演变等。硅基复合负极材料的研究包括材料制备和对电极结构的优化以缓冲体积变化,并重点关注了功能性黏结剂的应用和界面的改性。金属锂负极的研究集中于金属锂的表面修饰。固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、氯化物固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究。其他电解液和添加剂的研究则主要包括不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配的研究,以及对新的功能性添加剂的探索。固态电池方向更多关注层状氧化物正极材料在硫化物、氯化物固态电池中的应用。锂硫电池的研究重点是提高硫正极的活性,抑制“穿梭”效应。电池技术方面的研究还包括干法等电极制备技术。测试技术涵盖了锂沉积和正极中锂离子输运等方面。理论模拟工作侧重于固态电池中固态电解质及其与电极界面的稳定性研究。

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    20. 三元锂离子电池组热失控阻隔及其传热特性实验研究
    申锡江, 段强领, 秦鹏, 王青松, 孙金华
    储能科学与技术    2023, 12 (6): 1862-1871.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0043
    摘要257)   HTML84)    PDF(pc) (11995KB)(305)    收藏

    为了预防锂离子电池组内热失控传播引起的火灾爆炸事故,有必要在电池组中采取热阻隔措施延缓热失控过程。本工作以4块40 Ah方形NCM三元锂离子电池组成的电池组为研究对象,研究了不同隔热夹层对电池组热失控传播行为及传热特性的影响。结果表明,电池间无隔热夹层时,4块电池均发生剧烈的热失控行为且传热迅速,诱发上游电池热失控30 s后,下游电池左侧温度已达到364.89 ℃,相邻电池间的热失控传播平均用时仅为99.33 s;在采用6 mm厚隔热棉和3 mm厚气凝胶作为隔热夹层时,热失控传播平均用时分别延长至644.33 s和1282.33 s;而采用6 mm气凝胶作为隔热夹层时,热失控传播过程被阻断。综合对隔热性能和电池组能量密度的考虑,本研究建议选择3 mm厚气凝胶作为电池组隔热材料。进一步建立了电池热失控过程中的传热计算模型,发现诱发电池热失控的热量有81.7%来自上游已发生热失控的电池,仅有18.3%源于电池自产热;本研究结果对锂离子电池模组的安全设计以及热失控传播阻隔材料的选择具有理论指导意义。

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