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    2024年, 第13卷, 第7期 刊出日期:2024-07-28 上一期   
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    2024 (7):  0. 
    摘要 ( 35 )   PDF(2159KB) ( 39 )  
    相关文章 | 计量指标
    低温电池专刊
    SnSb-Li4Ti5O12 复合负极材料低温高倍率储锂特性研究
    马国政, 陈金伟, 熊兴宇, 杨振忠, 周钢, 胡仁宗
    2024 (7):  2107-2115.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0378
    摘要 ( 145 )   HTML ( 31 )   PDF(6796KB) ( 50 )  

    低温环境下,锂离子电池的性能明显下降,严重限制了其在寒冷地区的应用推广。尤其是,商业化的石墨负极材料锂离子扩散较慢且嵌锂电位低,易出现析锂风险而使锂离子电池的低温充电能力差。相比之下,Sn基负极材料具有较高的储锂容量和适中的嵌锂电位,具有良好的低温应用前景。本文通过球磨方法,将SnSb与Li4Ti5O12(LTO)进行复合,制备出了系列SnSb-Li4Ti5O12复合负极材料。实验结果表明,当LTO含量为30%时,复合负极材料能兼顾高容量,同时具备良好的常、低温循环稳定性和高倍率储锂能力。在30 ℃下,以0.2 A/g循环300次后比容量为536 mAh/g,容量保持率接近90%;即使在20 A/g (34C)的高倍率下比容量仍有280 mAh/g。并且在-30 ℃下,以0.2 A/g循环100次后稳定容量为413 mAh/g,1.0 A/g倍率下能保持适中嵌锂电位,嵌锂容量也可达其常温容量的61%。研究结果表明,LTO复合后SnSb的物相结构能够在循环过程中保持完整,保证了其低温条件下高倍率脱锂过程的循环稳定性。这项工作展现了SnSb-Li4Ti5O12复合负极材料的低温应用潜力,为构建具有低温快速充电能力的锂离子电池提供材料基础。

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    多元包覆石墨复合负极材料的低温电化学储锂性能研究
    肖鹏飞, 梅琳, 陈立宝
    2024 (7):  2116-2123.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0408
    摘要 ( 101 )   HTML ( 41 )   PDF(3685KB) ( 56 )  

    新能源技术的快速发展对锂离子电池在极端环境的使用提出了更高的要求。目前锂离子电池的低温性能主要受限于石墨负极界面阻抗,导致锂离子的嵌入和脱嵌过程受阻。本文通过液相法将沥青衍生碳和氧化铌颗粒协同包覆在石墨颗粒表面,制备了无定形碳/氧化铌多元包覆石墨复合负极材料(C/Nb-Gr)。调控复合材料制备方法和包覆比例,测试复合负极材料的常温和低温循环性能,对比不同实验方法对复合负极材料电化学储锂性能的影响。结果表明,无定形碳/氧化铌包覆石墨复合负极材料的倍率性能和低温储锂性能有所提升。在室温5C电流密度充放电时,C/Nb-Gr-10材料具有156.18 mAh/g的比容量;在-20 ℃条件下,C/Nb-Gr-10材料放电比容量为204.60 mAh/g,达到室温放电比容量55.7%的保持率。

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    间二氟苯稀释剂稳定电极界面助力低温锂金属电池
    廖世接, 魏颖, 黄云辉, 胡仁宗, 许恒辉
    2024 (7):  2124-2130.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0307
    摘要 ( 134 )   HTML ( 26 )   PDF(5389KB) ( 32 )  

    锂离子电池凭借其能量密度高、输出电压高、循环寿命长等优点而广泛应用于各大领域,然而其在低温应用场景下电化学性能较差,严重限制了其应用。本文采用不同氟取代位置的氟取代苯作为稀释剂,制备了在室温和低温均具有优异循环性能的低温电解液。结果表明,间二氟苯作为低温电解液的稀释剂制备的低温电解液(13DFB)在-20 ℃的电导率为1.252 mS/cm,同时具有5.2 V的宽电化学窗口。间二氟苯稀释剂有效抑制SEI中的Li2CO3的形成,且对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM 622)正极颗粒有显著的保护作用。在-20 ℃和4.4 V截止电压下,采用改性低温电解液组装的Li/NCM622的软包电池可稳定循环200圈,容量保持率为92.8%。本工作提出的方法简单有效,可提升电解液的低温性能,并展示了其在实际中应用的潜力。

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    低温磷酸铁锂电池用全醚高熵电解液的设计研究
    王美龙, 薛煜瑞, 胡文茜, 杜可遇, 孙瑞涛, 张彬, 尤雅
    2024 (7):  2131-2140.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0338
    摘要 ( 232 )   HTML ( 49 )   PDF(5725KB) ( 72 )  

    磷酸铁锂材料在常温下展现出优异的循环稳定性和能量密度,但低温性能受到了其低离子电导率和缓慢动力学的严重限制。本文利用具有不同溶剂化能力的醚类溶剂设计了一种新型的全醚高熵电解液,以提高磷酸铁锂电池在低温条件下的电化学性能。实验结果表明,该策略可有效提高电解液在低温环境下的离子导电率和改善动力学稳定性,从而提高磷酸铁锂电池的低温放电容量和循环寿命。在低温(-20 ℃)环境下,本工作所设计的电解液展现出了出色的充放电稳定性。经过150次循环测试后,其容量保持率高达99.7%,且在低温下仍可保持室温容量的81.1%,并具有效性和普适性。这一新的策略提升了磷酸铁锂电池的低温性能和应用范围。

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    硬碳动力学特性对钠离子电池低温性能的影响及机制
    徐雄文, 莫英, 周望, 姚环东, 洪娟, 雷化, 涂健, 刘继磊
    2024 (7):  2141-2150.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0375
    摘要 ( 366 )   HTML ( 36 )   PDF(8312KB) ( 80 )  

    以磷酸焦磷酸铁钠(NFPP)为正极,硬碳(HC)为负极,制作了软包钠离子电池,研究了不同动力学性能的硬碳对钠离子电池循环性能和低温性能的影响。借助电化学交流阻抗谱(EIS)、弛豫时间分析技术(DRT)以及恒电流间歇滴定技术(GITT)等分析手段对比研究了不同硬碳的电荷转移阻抗、SEI阻抗以及扩散系数大小,得到了动力学性能趋势:HC-A>HC-C>HC-B。结果表明,硬碳的动力学性能直接影响到钠离子电池的循环性能和低温放电性能。动力学性能最优的生物质硬碳HC-A不仅可以支持室温下5C快速充电并且循环容量几乎无衰减,还表现出良好的低温性能,可以在0 ℃下0.5C充电和-10 ℃下0.2C充电并稳定循环,在-30 ℃下0.5C放电容量百分比达87.5%。动力学性能最差的树脂基硬碳HC-B无法支持15 ℃下0.5 C循环,且-30 ℃下0.5C放电容量百分比仅有83.7%。针对HC-B低温性能差的问题,提高电池设计的N/P比可以显著改善钠离子电池的低温性能,使得电池在-10 ℃下可以支持0.1C充电并稳定循环100圈,容量保持率几乎无变化。本工作对钠离子电池的设计优化和低温性能改进具有重要的参考价值。

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    重新审视低温钠金属半电池
    黄嘉琦, 熊杰明, 谭恩忠, 孙心语, 程李巍, 王华
    2024 (7):  2151-2160.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0383
    摘要 ( 99 )   HTML ( 13 )   PDF(5538KB) ( 31 )  

    以钠金属为对电极的纽扣半电池通常被用来评价钠离子电池电极材料的电化学性能。本工作揭示了在低温环境下,钠金属半电池在商业化酯类电解液中用于评价电极材料电化学性能存在局限性,这是因为钠金属电极在低温下具有高界面和电荷转移电阻导致了大的Na+的沉积/剥离过电势,干扰了半电池对电极材料低温电化学性能的评价。Na||硬碳(HC)半电池在-20 ℃以0.2C (1C=300 mA/g)的倍率充放电时,钠金属电极的电位变化高达0.94 V,HC电极材料仅表现出21.1 mAh/g比容量,存在对HC低温电化学性能不准确评价的可能性。针对此,本文提出了一种可以取代钠金属的Na15Sn4@Na复合电极用于钠离子电池电极材料的低温电化学性能评价。研究表明,Na15Sn4@Na电极有着与钠金属相同的电极电位。在-20 ℃的低温工况下,Na15Sn4@Na||Na15Sn4 @Na对电池在0.1 mA/cm2电流密度下的沉积/剥离过电势仅为0.09 V,远远小于钠金属电极0.96 V的沉积/剥离过电势。使用HC作为研究对象,所制备的Na15Sn4@Na||HC半电池在-20 ℃下,在HC析钠前,展现出高达100.8 mAh/g的比容量,远高于以钠金属为对电极的半电池所展示的比容量(21.1 mAh/g),说明基于Na15Sn4@Na对电极的半电池更能准确地表征材料本征的低温电化学性能。该工作为钠离子电池电极材料低温电化学性能的准确评价提供了实验依据。

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    乙基膦酸二乙酯基阻燃宽温域电解液在锂离子电池中的应用
    汪书苹, 杨献坤, 李昌豪, 曾子琪, 程宜风, 谢佳
    2024 (7):  2161-2170.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0117
    摘要 ( 104 )   HTML ( 15 )   PDF(4046KB) ( 37 )  

    锂离子电池(lithium-ion batteries, LIBs)在电动汽车和电化学储能等领域有着广泛的应用。然而,商用碳酸酯电解液的低闪点和易燃烧给LIBs的应用拓展带来了安全隐患。通过引入低成本、不可燃的乙基膦酸二乙酯(diethyl ethylphosphonate, DEEP)阻燃剂,可以有效降低电解液燃烧的风险。然而,DEEP与Li+之间的相互作用强,容易导致DEEP进入Li+的第一溶剂化壳层,参与形成负极表面固态电解质界面(solid electrolyte interphase, SEI)。但是,DEEP还原分解形成的SEI电子屏蔽能力差,难以阻止溶剂分子在界面持续分解,导致石墨负极失效。本研究通过强配位溶剂碳酸乙烯酯和弱配位溶剂线性碳酸酯协同调节DEEP与Li+的作用强度,降低了DEEP在Li+的第一溶剂化壳层中的占比,抑制了DEEP在负极上的分解。在构筑的常规浓度(约1.15 mol/L)DEEP改性的碳酸酯电解液中,石墨负极稳定循环150圈后的容量保持率高达95.6%。此外,该电解液在-60 ℃下仍能保持良好的流动性,并且石墨/磷酸铁锂电池在-20 ℃下循环50圈后仍有49.3%的容量保持率。

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    调控电解液溶剂组分实现LCO/C低温18650电池循环寿命显著提升
    程广玉, 刘新伟, 刘硕, 顾海涛, 王可
    2024 (7):  2171-2180.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0374
    摘要 ( 77 )   HTML ( 13 )   PDF(1187KB) ( 46 )  

    低温18650电池的循环寿命一直是限制其发展的关键因素,为了实现长循环寿命与低温性能的兼顾,通过调控电解液溶剂组分,对比分析了不同电解液对电池倍率性能、高低温放电、荷电保持率、循环寿命、EIS阻抗变化等的影响。结果表明,电解液组分设计对电池性能有显著影响,通过低熔点的长链线性羧酸酯部分取代碳酸酯及短链羧酸酯,既可以实现较好的低温性能,同时又提升了高温稳定性。EP、PP的比例对于LCO/C电极体系循环稳定性有重要作用。其中溶剂组分EC+EP+PP(质量比2∶5∶3)具备最佳的综合性能,研制的LTB电池5C放电容量保持率达99.86%,-40 ℃/1C放电容量保持率达92.84%,循环1000次后低温-40 ℃/1C放电仍然达到初始低温放电容量的90%,常温循环1500次容量保持率达85%,低温-10 ℃循环500次容量保持率82.4%。

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    兼顾高/低温环境性能的动力电池热管理系统设计
    刘松燕, 王卫良, 彭世亮, 吕俊复
    2024 (7):  2181-2191.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0369
    摘要 ( 127 )   HTML ( 21 )   PDF(4433KB) ( 40 )  

    热特性对电动汽车的性能有着重要的影响。低温环境严重影响锂电池的容量和寿命,而高温环境则可能导致热失控。为了保证锂电池在高低温环境下的安全高效运行,本研究提出一种兼顾高低温的热管理系统,通过保温材料和相变材料组合成的蓄热模块的灵活拆卸,实现对高低温天气下电池的散热和保温。使用Star CCM+软件进行建模和仿真。研究结果表明:动力电池在不同倍率放电后静置维持在0 ℃以上的时间最高达17 h,低温下静置与无热管理的情况下相比保温时长增加了约8倍,比单纯使用相变材料保温时长增加了近3倍,且验证了添加隔热层的必要性。在实际应用中表明停车后可直接启动,避免电动汽车频繁的预加热。在高温条件下拆掉蓄热模块使用风冷散热既节省了能源又进一步加强了该系统散热能力。以1C~3C倍率放电后,与未添加散热措施的电池组对比,添加热管理散热系统后电池组最高温度分别降低了34%、42%和48%,添加翅片后对电池的降温效果有明显作用,1C~3C放电倍率下最高温度比未添加翅片的电池组最高温度分别降低4.8%、5.4%、6.7%,放电倍率越高添加翅片的散热效果越明显。

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    电解液改善锂离子电池低温析锂研究进展
    李泽珩, 徐磊, 姚雨星, 闫崇, 翟喜民, 郝雪纯, 陈爱兵, 黄佳琦, 别晓非, 孙焕丽, 范丽珍, 张强
    2024 (7):  2192-2205.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0559
    摘要 ( 219 )   HTML ( 45 )   PDF(7784KB) ( 99 )  

    锂离子电池作为便携式电子产品和电动汽车的“心脏”,在推动人类社会的无化石燃料化中发挥着至关重要的作用。然而,在低温条件下(0 ℃及以下)充电时,锂离子电池电极极化急剧增大,导致了严重的析锂问题。通过合理设计低温电解液,降低低温充电时电极极化,并构建稳定的电解液-电极界面,可以有效遏制析锂及其对锂离子电池带来的不利影响。本文首先阐释了低温下锂离子电池析锂的形成机制,并指出低温电解液的设计是改善锂离子电池低温析锂行为的有效途径。接着,本文进一步介绍了缓解低温析锂问题的几种电解液设计策略,包括降低去溶剂化能垒的弱溶剂化电解液和共嵌入电解液、衍生低阻抗固态电解质界面膜(SEI)的局部高盐电解液以及钝化析锂的羧酸酯基高盐电解液,同时比较了这些策略的优劣势。最后,结合现有研究成果,展望了电解液调控低温析锂行为的未来研究方向,提出了发展实时析锂预警方法、采用实用化条件评估电解液抑制低温析锂能力以及设计兼顾电化学动力学和界面稳定性的高比能硅碳负极用低温电解液,以望实现低温锂离子电池的高容量发挥和长循环寿命。

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    低温钠离子电池电解液研究进展
    王立锋, 任乃青, 杨海, 姚雨, 余彦
    2024 (7):  2206-2223.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0376
    摘要 ( 374 )   HTML ( 31 )   PDF(12348KB) ( 106 )  

    发展大规模储能技术是实现清洁能源的高效利用,进而实现国家碳中和目标的关键。相较于目前广泛应用的锂离子电池,钠离子电池(sodium ion batteries,SIBs)原材料资源丰度高且成本低,是非常有潜力的一种大规模储能技术。近年来,SIBs在室温下表现出优异的电化学性能,但其在低温下的应用面临着诸多挑战,这极大地限制了其在极端环境下的应用。缓慢的钠离子扩散速率和较差的电荷转移动力学是导致SIBs低温下性能差的主要原因,而这与控制体相和界面离子传输的电解液密切相关。本文首先从电解液角度简要阐述了SIBs低温性能衰退的原因;然后,从传统电解液优化和新型低温电解液两个方面综述了低温电解液的研究进展,系统地总结了低温SIBs电解液中有关碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、添加剂和溶剂化结构的相关研究;最后,对低温电解液的发展前景予以展望。

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    低温锂电池电解液的研究与应用
    陆洋, 闫帅帅, 马骁, 刘誌, 章伟立, 刘凯
    2024 (7):  2224-2242.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0313
    摘要 ( 263 )   HTML ( 37 )   PDF(11866KB) ( 113 )  

    随着电动汽车和消费电子领域的快速发展,由锂电池主导的现代新能源市场对电化学储能技术的性能要求愈发多元化。锂电池的有效工作温度范围是影响其实际应用的关键性能之一,但是在低温环境下,商用碳酸酯基电解液的电导率明显下降,黏度上升,电极和电解液中锂离子的迁移变得困难,导致电池放电容量下降,循环寿命缩短,严重限制了锂电池的实际应用范围,因此,设计高性能的低温电解液用于提高锂电池低温性能是拓宽锂电池实际应用范围的关键。本文针对性分析了锂电池低温性能衰退的原因,从传统电解液优化和新型低温电解液两个方面综述了低温电解液的研究发展现状,归纳总结了低温电解液中有关溶剂、溶质、添加剂和溶剂化结构的相关研究。本文着重介绍了优化锂离子去溶剂化过程在低温电解液设计中的指导性意义,强调了微观溶剂化结构对理解低温下的界面和锂离子的迁移行为的关键作用,旨在从更全面的角度、更有效地指导未来低温电解液的设计,为低温环境下大容量储能系统研究提供借鉴。

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    聚合物基电解质在低温固态锂电池中的应用与挑战
    王宇豪, 李志勇, 郭新
    2024 (7):  2243-2258.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0362
    摘要 ( 197 )   HTML ( 13 )   PDF(16076KB) ( 58 )  

    由于其良好的柔韧性、与电极兼容性好、易加工等特点,聚合物基电解质在固态锂电池中极具应用前景。聚合物基固态电池可在室温下稳定工作,在低温下(≤0 ℃),聚合物电解质离子电导率的降低和缓慢的锂离子传输动力学导致电池极化增大,放电容量急剧衰减,且低温下枝晶生长更加严重,极大限制了固态电池在低温环境中的应用。本文通过对近期相关文献进行探讨,首先介绍了聚合物基电解质在低温下应用面临的挑战和局限,接着阐述了聚合物基电解质的离子传导机制,通过实例重点阐述了低温聚合物基电解质的设计策略及应用,包括添加无机/有机填料、引入液体塑化剂、分子结构工程等优化聚合物基电解质体相离子传导的方法,以及原位聚合和构建良好的固体电解质界面/正极电解质界面等优化聚合物基电解质和电极间界面离子传输的方法。最后,评估并展望了低温聚合物基电解质的传输机制、设计原则、制备方法的不足及创新。本文有望促进聚合物基电解质及其固态锂电池在低温下的应用。

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    基于有机电极材料的低温电池研究进展
    王浩天, 王永刚, 董晓丽
    2024 (7):  2259-2269.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0360
    摘要 ( 130 )   HTML ( 10 )   PDF(5329KB) ( 41 )  

    基于无机嵌入化合物电极材料的锂离子电池在低温(< -20 ℃)下会失去大部分容量,限制了其在电动汽车、航空航天和国防等关键领域的应用。与传统的无机嵌入化合物电极材料相比,具有氧化还原活性基团的有机电极材料通常表现出较快的电极反应动力学、较强的载流子适应性和优异的低温性能。同时,有机电极材料具有结构可设计性强、资源丰富、环境友好等优点,近年来在二次电池研究领域中受到了广泛关注。本文主要介绍了基于有机电极材料的低温电池体系的研究进展,根据不同氧化还原反应机理对有机电极材料进行了分类,阐述了有机电极材料的储能机制及其特点,结合近几年国内外研究介绍了有机物金属(离子)、非金属离子电池,有机物双离子电池等几类典型的低温有机物电池体系,分析了不同工作机理的有机电极材料在低温下的电化学行为,最后总结了有机电极材料在低温电池中的应用前景和挑战,旨在为未来低温有机物电池中有机电极材料的设计及其与电解液的适配性提供指导。

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    低温锂电池电解液的发展及展望
    姜森, 陈龙, 孙创超, 王金泽, 李如宏, 范修林
    2024 (7):  2270-2285.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0294
    摘要 ( 566 )   HTML ( 29 )   PDF(11381KB) ( 119 )  

    锂电池因具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长以及成本低等优点,在便携式电子产品及电动汽车等领域得到广泛使用。然而,在低温条件下,充电困难、放电容量低和寿命短等问题极大地限制了其在低温环境中的应用。因此,探究锂电池低温失效机制并改善其低温性能势在必行。本文从电解液设计角度,总结了电解液对低温锂电池的影响及失效机制,着重介绍了提升锂电池低温性能的策略及机理。在低温条件下,变缓的锂离子扩散、激增的电池内阻、不稳定的电极/电解液界面和潜在的锂沉积等是造成锂电池性能衰退的主要原因。电解液工程(如优化电解液溶剂、锂盐和添加剂等组分)可以拓宽电解液的液程、构建稳定的电极/电解液界面和加快脱溶剂化速率,能够有效地改善锂电池的低温性能。此外,本文强调了低温高性能电解液设计需同时满足高的离子电导率、稳定的电极/电解液界面膜和快速脱溶剂化能力3个条件,为未来新型溶剂合成与电解液设计提供了理论指导。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    低温型锂离子电池中的非水电解质研究进展
    李昌豪, 汪书苹, 杨献坤, 曾子琪, 周昕玥, 谢佳
    2024 (7):  2286-2299.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0116
    摘要 ( 161 )   HTML ( 12 )   PDF(3433KB) ( 48 )  

    锂离子电池已在移动设备、电动交通工具和储能系统等领域得到广泛应用。开发能够在低温条件下稳定工作的锂离子电池,可满足科学探索与军事战略地位的高寒地区、两极地区,以及高空和近太空等区域对能量储存及释放的需求。电解液作为锂离子电池中一个重要组成部分,对低温下锂离子电池的性能表现起着决定性的作用。传统碳酸酯电解液的高熔点以及低温下的离子传输速度缓慢的特性,会导致寒冷环境下电池输出功率的下降甚至电池失效。引入低熔点组分溶剂,降低碳酸乙烯酯溶剂在电解液中的比例或者设计无碳酸乙烯酯电解液,可以有效改善电解液的液程范围和离子导电能力,从而减小电池极化,提升锂离子电池的低温性能。本文首先从电解液的角度阐述了LIBs在低温下的失效原因和析锂机制。在此基础上,探讨了近五年来关于低温电解液设计的研究成果和改性策略,包括溶剂分子、锂盐和成膜添加剂的选择等。此外,介绍了近年来提出的高熵电解液、稀释高浓电解液和弱溶剂化电解液等新型电解液设计策略。最后,总结了低温电解液设计策略的优缺点、科学挑战,并就该领域的现状提出了未来可能的发展方向。

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    低温锂离子电池测试标准及研究进展
    王文涛, 魏一凡, 黄鲲, 吕国伟, 张思瑶, 唐昕雅, 陈泽彦, 林清源, 母志鹏, 王昆桦, 才华, 陈军
    2024 (7):  2300-2307.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0379
    摘要 ( 293 )   HTML ( 28 )   PDF(6051KB) ( 99 )  

    锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长和无记忆效应等优势逐渐延伸至了低温环境领域,然而锂离子电池在低温环境下存在容量快速衰减、倍率性能差等问题。本文通过对近期相关文献的探讨,对现有锂离子电池测试标准进行了差异化分析,重点分析了不同测试标准对锂离子电池低温测试条件以及技术要求的差异。对于锂离子电池低温性能提升策略,主要从电解液设计及电极材料设计的角度进行了介绍;在电解液设计方面,重点介绍了电解液添加剂设计、共溶剂设计、锂盐改性设计以及锂盐与溶剂复合改性设计等策略;在电极材料设计方面,主要介绍了纳米化、掺杂、包覆、掺杂/包覆复合改性、异质结构设计等策略。综合分析表明,结合现有锂离子电池测试标准要求,采用电解液改性设计结合电极材料结构设计的策略,通过提升电解液在低温条件下的离子电导率与增强电极材料在低温条件下的电荷转移能力,有望克服锂离子电池在低温环境下容量衰减快、倍率性能差等问题。

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    钾离子电池低温电解质的研究进展
    赵飞, 陈英华, 马征, 李茜, 明军
    2024 (7):  2308-2316.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0426
    摘要 ( 123 )   HTML ( 11 )   PDF(5775KB) ( 34 )  

    钾离子电池因其能量密度高、廉价易得等特点,已成为有潜力的储能设备,尤其钾离子更小的斯托克斯半径,使超低温钾离子电池成为可能。然而,传统电解质会使钾离子电池在低温下生长枝晶,导致电池失效并造成安全隐患。因此,改善电解质的低温特性对提高钾离子电池低温性能至关重要。本文综述了近些年钾离子电池低温电解质的研究进展,其大致可分为三类,即非水系电解液、水系电解液和固态电解质。其中,非水系电解液大多含弱溶剂化醚类溶剂和添加剂,提高界面去溶剂化过程的同时使电极表面形成良好的界面膜,以提高电池的低温性能;水系电解液通过引入特定的添加剂分子降低电解液凝固点的同时破坏H2O分子间氢键网络,实现电池低温性能;固态电解质以准固态电解质为主,使聚合物骨架孔道中保留少量液态电解液以提高电解质体相离子传输,并降低电解质与电极界面接触阻抗,最终提高电池的低温性能。

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    基于专利情报分析的锂离子电池用低温电解液的发展现状和研究进展
    李征, 杨振忠, 王琼, 胡仁宗
    2024 (7):  2317-2326.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0382
    摘要 ( 92 )   HTML ( 12 )   PDF(1114KB) ( 49 )  

    锂离子电池已在移动设备、电动交通工具和储能系统等领域得到广泛应用,随着信息化与军事现代化建设的快速发展,锂离子电池的使用需要适应更宽的工作温度区间,因此,开发能够在低温条件下稳定工作的锂离子电池,可以满足在高寒地区、两极地区,以及高空和近太空等区域对能量储存及释放的需求。电解液作为锂离子电池的一个重要组成部分,在电池中承担着锂离子的传输、在正负极界面生成固体电解质膜等重要作用,其低温性能会很大程度上影响锂离子电池的低温性能。由于电解液的优化在实际应用中更易于操作和实现,因而已成为该领域的研究热点。本文首先介绍了锂离子电池用低温电解液的研究现状和存在问题,然后从与市场和产业关系更为密切的锂离子电池低温电解液的相关专利申请入手,分析了其总体申请情况以及电解质盐、溶剂和添加剂等各技术分支的研究进展,并对重点申请人进行了分析,最后指出了国内创新主体在专利布局方面的不足之处,并给出了建议,为锂离子电池用低温电解液领域的研究提供参考。

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    用于低温锂金属电池的固态电解质技术研究进展
    李想, 刘德重, 袁开, 陈大鹏
    2024 (7):  2327-2347.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0323
    摘要 ( 246 )   HTML ( 16 )   PDF(13683KB) ( 65 )  

    固态锂金属电池因其理论上的高能量密度和安全性成为下一代锂二次电池的重要发展方向。然而,由于低温下(≤0 ℃)固态电解质离子电导率下降、电解质/电极界面处阻抗增加,固态锂金属电池在低温下的电化学性能快速劣化,为推进固态锂金属电池的实用化进程,亟须提升固态电解质在低温下的性能。本文围绕固态电解质的先进新兴技术,从材料层面切入,对近年来受到广泛关注的固态锂金属电池在低温领域的进展进行了梳理。首先介绍了固态锂金属电池的低温化学特性和失效机制,从本体离子传输、界面电荷转移、电极表面结构、锂金属稳定性等方面进行了归纳和分析。其次根据不同类型的固体电解质,对低温运行的先进金属锂电池的设计技术进行了总结,详细介绍了无机、聚合物及复合固态电解质的设计原理、化学组成-性能关系及界面优化策略等。最后从新材料、新表征、新机理及新标准四个维度对低温固态锂金属电池的未来实用化研究方向进行了展望,为低温固态锂金属电池的合理设计提供参考。

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    低温钠离子电池正极材料研究进展
    林炜琦, 卢巧瑜, 陈宇鸿, 邱麟媛, 季钰榕, 管联玉, 丁翔
    2024 (7):  2348-2360.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0380
    摘要 ( 312 )   HTML ( 19 )   PDF(13931KB) ( 52 )  

    由于钠储量丰富且成本低廉,钠离子电池(SIBs)在大规模储能应用中引起了广泛关注。然而,SIBs在一些高海拔、深海、航空中的应用一直受到低温环境的影响。极端温度下会导致钠离子扩散系数的降低、迁移动力学缓慢、钠枝晶的形成和严重的界面反应,再加上钠的反应容易发生不可逆相变,从而严重降低SIBs的电化学性能和安全性能。因此,正极材料的合理设计和改性对于优化SIBs的低温性能具有重要意义。本文综述了近年来SIBs包括层状金属氧化物、聚阴离子化合物及普鲁士蓝类似物在内的各大正极材料在低温环境下的研究进展:层状氧化物材料在低温下电化学反应过程中经历较多的相变和结构变化,循环寿命受到一定的限制;聚阴离子类材料较大的阴离子基团使得材料的能量密度受到一定的限制;普鲁士蓝类似物高纯度的合成还是低温条件下的一大难题。现有表面包覆、晶格掺杂、结构优化等多种策略可以改善正极材料出现的上述问题。本文还进一步深刻剖析了优越的电化学性能与各种正极材料改性手段之间的构效关系;总结了SIBs低温下的发展现状与挑战,即低温对充放电中动力学反应的极大限制,以及不可避免的正负极材料和电解质之间的相互影响;并提出了自己的一些见解,为推动SIBs正极材料在低温下的进一步发展提供参考。

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    热点点评
    锂电池百篇论文点评(2024.04.012024.05.31
    郝峻丰, 朱璟, 申晓宇, 岑官骏, 乔荣涵, 张新新, 田孟羽, 金周, 詹元杰, 孙蔷馥, 闫勇, 贲留斌, 俞海龙, 刘燕燕, 黄学杰
    2024 (7):  2361-2376.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0533
    摘要 ( 153 )   HTML ( 35 )   PDF(912KB) ( 72 )  

    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2024年4月1日至2024年5月31日上线的锂电池研究论文,共有6423篇,选择其中100篇加以评论。正极材料方面主要研究了高镍三元、富锂正极材料的包覆和掺杂改性,以及其在高电压下所发生的表面和体相的结构演变。合金化储锂负极材料的研究侧重于复合电极结构设计和各类黏结剂的开发,以缓解循环过程中负极材料的体积变化,维持电极完整性。固态电解质的研究主要包括对现有固态电解质的合成、掺杂、结构设计、稳定性和相关性能研究以及对新型固态电解质的探索。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于复合正极设计、界面改性和影响锂枝晶生长的因素,出现了更多关于固态锂硫电池的研究论文。液体电解质电池技术偏重复合锂硫正极、锂硫电池“穿梭效应”的抑制、新电极制备技术以及锂界面枝晶及副反应抑制等。关于电池产热和气体成分、失效机制、热失控、界面稳定性的测量和分析论文也有多篇。

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    储能材料与器件
    镍钴氢氧化物正极材料制备及镍锌电池性能研究
    陈晓羽, 刘宇, 白一帆, 应佳俊, 吕营, 万利佳, 胡军平, 陈小玲
    2024 (7):  2377-2385.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0020
    摘要 ( 139 )   HTML ( 3 )   PDF(5237KB) ( 12 )  

    镍钴氢氧化物由于理论比容量高、经济效益良好、来源广泛等优点,被广泛应用于镍锌电池中作为电极材料。本工作采用共沉淀法,调控具有不同镍钴比例的硝酸盐溶液,在室温环境下一步合成镍钴双金属氢氧化物,并将其制备成镍锌电池正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等对所合成的样品进行表征,观察其微观形貌结构,采用电化学工作站等研究其作为镍锌电池电极材料的电化学性能。研究发现,采用高浓度NaOH溶液作为电解液,比其他通过共沉淀法所制备的镍钴氢氧化物在镍锌电池中所表现出的容量更高。结果表明,当镍钴投料比为4∶1时,样品具有最为出色的容量表现,其中,Ni4Co1-LDH样品在电流密度为0.5 A/g时容量可以达到327.9 mAh/g。将其作为正极材料、锌箔作为负极,与高浓度的NaOH溶液一起组装成镍锌电池进行电化学测试,在0.5 A/g电流密度下具有230.7 mAh/g的容量,该研究兼具材料合成快速和性能表现良好等优点,研究结果有望为镍锌电池性能优化提供新思路。

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    基于专利数据挖掘的固态锂电池关键材料分析
    周洪, 辛竹琳, 付豪, 张强, 魏凤
    2024 (7):  2386-2398.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0034
    摘要 ( 146 )   HTML ( 22 )   PDF(5985KB) ( 30 )  

    固态锂电池作为下一代高性能储能技术,其关键材料的研发对于提高固态锂电池的能量密度、稳定性和安全性至关重要。本文以全球固态锂电池专利为研究对象,基于文本挖掘方法提取和整理固态锂电池专利文献中的材料信息,通过主要材料分布和共现网络重点分析了固态锂电池的材料分布特点和潜在研发材料,通过机构-材料的分布和共现网络重点分析了主要研发机构的材料布局和研发重点,梳理了2021年以来固态锂电池专利中出现的新材料及其研发机构,揭示了固态锂电池材料领域的现有研究热点和未来发展趋势。研究结果显示,锂、铝、镧、磷、硫化物等材料在固态锂电池专利中占据重要地位;大部分机构围绕核心材料进行创新和合作,在材料开发和应用方面具有相似的策略;少数重要机构积极开发固态锂电池的新材料并广泛布局相关专利,对固态锂电池的材料开发、技术创新和商业化有推动作用。本文为固态锂电池材料的分析和挖掘提供了新的方法,为固态锂电池的材料研发和技术创新提供参考。

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    高温淬火对钠离子电池锰基层状正极材料结构和性能的影响
    谭仕荣, 尹文骥, 曾翠鸿, 黎小琼, 訚硕, 纪方力, 胡思江, 王红强, 李庆余
    2024 (7):  2399-2406.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0084
    摘要 ( 161 )   HTML ( 4 )   PDF(2132KB) ( 23 )  

    作为钠离子电池正极材料,锰基层状氧化物具有理论储钠容量高、成本低和热稳定性高等优点,但也存在因结构畸变、Na+/空位有序以及过渡金属空位等带来的循环稳定性问题。研究表明,抑制过渡金属空位可有效提升锰基层状氧化物正极的电化学性能。为此,本工作对比研究了溶胶凝胶制备过程中高温淬火对Na0.67Fe1/3Co1/3Mn1/3O2 (NFCMO)结构和性能的影响。结果表明,相比于未经高温淬火处理的NFCMO,高温液氮淬火合成的NFCMO-LN具有更高的比容量和倍率性能。NFCMO和NFCMO-LN在0.1C下的初始放电比容量分别为91.1 mAh/g和129.8 mAh/g;1C倍率下循环100周后的容量保留率分别为100%和90%。即使在10C的高倍率下,NFCMO-LN仍能提供56.2 mAh/g的放电比容量。结构分析表明,高温液氮淬火能有效抑制过渡金属空位的产生,提升了材料的结构稳定性。研究结果为钠离子电池正极材料的结构设计和电化学性能优化提供了一种可行的技术途径。

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    工业尺寸阳极支撑SOFC亚微米GDC隔离层的制备及性能
    李宗迅, 吕秋秋, 赵浩宇, 贺建宇, 刘阳, 孙再洪, 孙凯华, 朱腾龙
    2024 (7):  2407-2413.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0096
    摘要 ( 157 )   HTML ( 3 )   PDF(6293KB) ( 10 )  

    氧化钆掺杂氧化铈(GDC)隔离层是固体氧化物燃料电池(SOFC)的重要组成部分,可以有效地阻止高性能阴极La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF)和Y0.16Zr0.84O2-δ (YSZ)电解质之间的副反应。但通过传统湿法陶瓷技术制备的GDC隔离层致密度低、厚度大,不仅不能有效阻止Sr等元素的扩散,还会增大电池的欧姆阻抗;而先进镀膜技术虽可以制备致密的GDC隔离层,但其工业成本高,推广应用困难,对于非平板型电池电解质表面的适应性较差。在前期研究工作中,提出了一种制备致密GDC隔离层的新方法,通过水热原位生长在YSZ电解质表面成功生长了超薄致密的GDC隔离层,制得的阳极支撑体单电池也具有良好的电化学性能。在此基础上,将水热溶液体积放大60倍,在10 cm × 10 cm级工业尺寸阳极支撑单电池YSZ电解质表面成功制备了0.7 μm厚的连续致密GDC隔离层,构建了GDC/YSZ双层电解质,显著降低了单电池面电阻,提高了输出性能。在720 ℃,单电池在0.7 V工况的输出功率达到了61.6 W,实现了工业尺寸SOFC单电池致密GDC隔离层的低成本制备和高性能输出,验证了水热原位生长技术的工业应用可行性。

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    储能系统与工程
    能源转型下基于碳排放与新能源阶梯惩罚的抽水蓄能双层优化研究
    侯世豪, 赵波, 张利
    2024 (7):  2414-2424.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0043
    摘要 ( 69 )   HTML ( 4 )   PDF(2204KB) ( 15 )  

    伴随“双碳”目标推进,高比例新能源并网,火电有序退役,抽蓄作为灵活性调节资源加快建设,合理规划是确保电力系统多能源稳定、可持续转型的重中之重。首先,本文针对高比例新能源场景,开展抽水蓄能容量规划及调度优化方法研究,以系统各电源全寿命周期成本、碳排放和弃电惩罚成本最小化为上层优化目标,以系统各电源碳排放量和风光出力波动最小化作为下层优化目标,构建抽水蓄能双层优化模型。然后,本文研究了星鸦算法与遗传算法、灰狼算法各自的优劣性,通过对星鸦算法参数自适应优化,得到具备更佳寻优能力与速度的算法,结合CPLEX对双层优化模型求解。最后,通过引入碳排放与新能源弃电阶梯惩罚机制,对模型上下层优化目标起到促进作用。算例结果表明,该区域电网中抽水蓄能需加快建设约74.21%,火电需合理退役约40.79%,同时构建模型能够有效降低系统综合成本约5.80%,减少弃风弃光约20.43%,降低系统碳排放量约25.96%,平抑风光出力波动约1.18%,验证了模型的有效性与合理规划的重要性,为电力系统中长期规划提供参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能锂离子电池高温诱发热失控特性研究
    刘承鑫, 李梓衡, 陈泽宇, 李鹏祥, 陶庆一
    2024 (7):  2425-2431.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0121
    摘要 ( 174 )   HTML ( 22 )   PDF(2887KB) ( 47 )  

    储能系统是新型电力系统的重要支撑,锂离子电池储能是当前主流发展方向之一。电池安全性是制约锂电储能系统的重要技术瓶颈。本文研究了锂离子电池高温诱发热失控的电热响应特性,设计了在自然对流换热情况下的逐级升温实验,基于谢苗诺夫理论对电池不同阶梯温度点的失效规律进行了分析,结合电池内部副反应探究了各温度区间的电压变化、电压平均下降率以及自生热特性。研究表明电池在140~160 ℃区间爆发热失控、最高温度达到464.6 ℃,热失控过程中的破裂漏气现象对最高温度有着显著影响;当电池荷电状态降低为50%时,电池可由热失控转为功能性失效。研究结论为进一步的安全管理与热失控抑制研究提供了基础。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    智能电子控制系统在低温电池管理中的应用与优化
    聂璐璐, 原立格
    2024 (7):  2432-2434.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0639
    摘要 ( 40 )   HTML ( 5 )   PDF(622KB) ( 17 )  

    低温电池针对化学电源低温缺陷而研发,广泛应用于极地科考、医疗电子、电力通信、公共安全等领域,正日益成为锂电池行业的重要组成部分。智能电子控制技术使系统有更高的自主分析和决策能力,在低温电池制造管理中具有应用前景。本文研究总结了低温电池研发现状和发展方向,把握各类低温电池特性,基于此分析电池智能化管理技术及方案,保障极端情况下电池管理系统性能,旨在提升新兴电池技术的管理水平。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    冷却塔-内嵌管式相变屋面复合降温系统的性能研究
    逯焕杰, 陈晓明, 吴智昊, 邱金友
    2024 (7):  2435-2446.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0010
    摘要 ( 49 )   HTML ( 5 )   PDF(4877KB) ( 10 )  

    为提高相变屋面的性能,本文提出了一种冷却塔-内嵌管式相变屋面复合降温系统。基于焓法,建立了系统的数值计算传热模型,数值研究了该系统在福州地区的热性能及节能潜力,探讨了相变材料相变温度、相变材料导热系数以及内嵌管间距的影响,并与传统的无内嵌管相变屋面进行了对比分析。研究发现,相变温度越高,复合降温系统的相变材料越容易完成凝固,但潜热利用率随相变温度的升高呈现先增加后降低的趋势。当相变温度由35 ℃升高到41 ℃时,屋面的累计冷负荷由383 kJ/m2增大到400 kJ/m2,增加了4.4%。相变材料导热系数越高、内嵌管间距越小,复合降温系统相比于传统无内嵌管相变屋面的潜热利用优势越显著。当导热系数由0.2 W/(m·K)增加到0.8 W/(m·K)时,复合降温系统的潜热利用率和屋面累计冷负荷分别增加了36.3%和5.1%,而无内嵌管相变屋面的潜热利用率和屋面累计冷负荷分别升高了33.1%和6.3%。当内嵌管间距由500 mm减少到100 mm时,复合降温系统比传统无内嵌管相变屋面的潜热利用提高率由2.7%增大到16.3%,累计冷负荷降低率由3.8%升高到10.9%。研究结果可促进建筑节能和双碳目标的实现。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    网络分析模式下低温锂电池储能系统功能安全保障策略
    方晖
    2024 (7):  2447-2449.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0558
    摘要 ( 37 )   HTML ( 3 )   PDF(542KB) ( 11 )  

    随着全球能源结构的转型和可再生能源的广泛应用,低温锂电池储能系统因其优异的性能在极端环境条件下得到了快速发展。然而,其储能安全问题也日益凸显。本文首先分析了当前低温锂电池储能系统的应用结构与研究进展,在此基础上重点探讨网络分析技术如何提高低温锂电池储能系统的功能安全。旨在为低温锂电池储能系统的安全性能提升提供有价值的参考。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    动力电池系统内模组汇流排可靠性浅析
    赵晓军, 王颖超, 陈猛, 杨鹏, 安占旺, 刘建利, 吴迪
    2024 (7):  2450-2458.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0026
    摘要 ( 117 )   HTML ( 19 )   PDF(10871KB) ( 25 )  

    近年来,随着全球环保意识的不断提升,新能源汽车逐渐成为全球汽车产业发展的重要方向,动力电池作为新能源汽车的核心设备,其安全性成为电动汽车发展的关键。行业内针对动力电池系统的热特性开展了大量研究,这些研究大多数只考虑整个动力电池包或者电池模组层面的研究。然而,在动力电池Pack结构设计中,汇流排作为连接的关键零件,其热性能也至关重要。本文以方形动力电池系统内模组研发为基础,论述了电池系统内汇流排的结构设计、强度分析、散热分析方法,同时浅析了过程参数可靠性设置以及产品使用可靠性的验证。希望文中论述的基本过程和基本方法能为电池系统的研发提供一些借鉴。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    低温燃料电池在物流运输系统中的供能作用研究
    白颖
    2024 (7):  2459-2461.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0557
    摘要 ( 45 )   HTML ( 7 )   PDF(527KB) ( 7 )  

    全球环境保护与可持续发展背景下,物流运输作为碳排放消耗的主要行业,面临着能源转型。低温燃料电池作为一种高效环保的清洁型能源,逐渐被引入到物流运输系统中,产生了重要作用。对此,本研究针对低温燃料电池在运输系统中的实际应用情况进行综述,包括低温燃料电池研究的进展,即当前低温燃料电池的工作原理电池类别和优势等;再以此为基础,重点阐述了低温燃料电池在运输系统中的应用情况,包括多类型应用模式的分析举例。从研究结果来看,低温燃料电池作为一种高效、环保的能源技术,在物流运输系统中具有广阔的应用前景,值得进一步挖掘研究。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能测试与评价
    大容量磷酸铁锂电池模组热失控研究
    曹勇, 杨大鹏, 朱清, 梁坤峰, 周训, 常艳琴
    2024 (7):  2462-2469.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0108
    摘要 ( 175 )   HTML ( 25 )   PDF(6860KB) ( 49 )  

    随着新能源产业的快速发展,锂离子电池被广泛应用在储能领域,其存在的安全问题不容忽视。本文针对锂离子电池模组在使用过程中的热安全问题,以大容量磷酸铁锂电池模组为研究对象,通过实验与数值模拟相结合的方式,研究热失控蔓延过程中电池模组表面的温度特性,搭建磷酸铁锂电池模组热失控仿真模型,分析不同厚度气凝胶垫对热失控蔓延的影响,及热失控过程中能量传递过程。结果表明:厚度为0.7 mm、1.2 mm的气凝胶垫均可抑制电池模组热失控蔓延;增大气凝胶垫厚度,可以有效降低被保护电池的峰值温度;加入气凝胶垫后的2#电池没有接收到足够的热量,内部发生不可逆反应放热,热失控在某一节点停止,电池内部未完全发生热失控。通过本研究可提高热失控仿真模型的准确度,在方案阶段进行热安全特性预判,提升产品的热安全性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    锂离子电池热失控传播特性及其抑制策略研究进展
    陈国贺, 吕培召, 李孟涵, 饶中浩
    2024 (7):  2470-2482.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0091
    摘要 ( 387 )   HTML ( 33 )   PDF(7482KB) ( 140 )  

    锂离子电池以其能量密度高、生命周期长和自放电率低等优点,被广泛应用于电动汽车、储能电站等诸多领域。近年来,锂离子电池安全事故频发,尤其是高比能锂离子电池的安全性,是制约其发展的瓶颈问题。锂离子电池热失控机理、热失控传播特性、抑制热失控传播策略等是提高电池安全性的重要研究领域。因此,本文介绍了锂离子电池热失控的链式放热副反应导致电池内部产热、升温、产气及排气过程,分析了锂离子电池热失控过程热量在电池模组中的传播路径,总结了热失控触发方式、电池连接方式、电池排列方式、环境条件、电池正极材料、电池充电倍率、电池间距和电池荷电状态等因素对电池热失控传播特性的影响,重点分析了空气冷却、液冷板冷却、浸没式冷却、相变材料、高导热材料、隔热材料和多种热管理技术组合等策略抑制锂离子电池的热失控传播的效果。在此基础上,本文对锂离子电池热失控传播机理、仿真和抑制策略提供了方向和思路,对提升锂离子电池的安全性,促进电化学储能技术的发展与应用具有重要意义。

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    低温燃料电池在汽车工程中的供储能特性分析
    李淼, 盖克荣, 周凤颖, 黄欢, 杨永强
    2024 (7):  2483-2485.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0556
    摘要 ( 40 )   HTML ( 6 )   PDF(526KB) ( 7 )  

    低温燃料电池作为一种先进的能源技术,其在汽车工程中的应用日益受到关注。首先,低温燃料电池技术可以直接将燃料(如氢气)的化学能转化为电能,无须经过燃烧过程,因此其能量转换效率远高于传统的内燃机。这种高效性使得低温燃料电池汽车能够在保证动力性能的同时,降低能源消耗,提高行驶里程。其次,低温燃料电池在反应过程中主要产生水和热,不产生有害的尾气和颗粒物,从而实现了零排放。此外,低温燃料电池可以使用可再生能源(如太阳能、风能等)产生的氢气作为燃料,从而实现能源的循环利用。综上,针对低温燃料电池在汽车工程中的供储能特性展开分析综述。

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    机械设计与低温锂电池全流程数字化智能制造的联系及应用
    范龙, 张研
    2024 (7):  2486-2488.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0552
    摘要 ( 49 )   HTML ( 5 )   PDF(518KB) ( 10 )  

    随着现代制造技术、信息技术和数字化技术的飞速发展,低温锂电池生产迎来了技术升级。对此本文综述了机械设计与低温锂电池数字化智能制造的联系以及技术优化进展。首先分析了低温锂电池产业数字化、智能化的发展流程,包括低温锂电池数字化制造和二阶段的智能化制造;然后重点探讨了机械设计为低温锂电池数字化智能制造产业带来的优化变革。从产业发展角度来看,与机械设计技术深度融合,可以从多个方面优化现有的低温锂电池数字化智能制造技术,对后者的产业结构调整和技术升级具有重要的指导作用。

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