在线测量电池充放电过程热功率的量热计

由于锂离子电池安全问题的严重性，它的热性质一直受到很大重视。对电池的热性质表征，传统方法主要包括单组分的热重（TG）、示差扫描（DSC）、加速量热法（ARC）等测量。由于体积较大，对于整池的热物性研究主要依赖于加速量热仪或充电／放电过程的温度检测。整池充放电过程的热耗散／吸收过程只能利用热导式量热计进行，如我们曾利用Calvet量热计对AA型Ni-MH电池在充放电过程中的热耗散进行过研究。     

热电池正极材料的研究进展

热电池是一种热激活贮备式电池,由于其优良的贮存稳定性、放电可靠性等特点,广泛应用于多种军用武器的内部电源。为了满足当前不同军用武器装备的需求,热电池的发展趋于在提高电化学性能的同时实现小型化、微型化。热电池电化学性能的提高主要取决于正极材料的发展,目前对现有正极材料的优化改性和新型正极材料的开发是提高热电池性能的主要方法。本文从合成和改性方法的角度综述了近年来硫化物、氯化物、氟化物热电池正极材料的研究进展,并对其材料特性和放电性能进行了综合评估。最后,基于热电池特殊的应用场景,从热稳定性、放电电压、电导率等方面对热电池正极材料未来的发展方向进行了总结与展望。     

热电池铁粉加热药燃烧产物特性

SEM(scanning electron microscope)、TEM(transmission electron microscope)形貌观察及XRD(x-raydiffraction)物相、EDX(energy dispersive X-ray detector)能谱分析表明,热电池用铁粉加热药经燃烧后其物相主要成分为Fe、FeO和KCl,并形成一层200 nm厚FeO壳层,该壳层包覆着未反应的Fe核.经导电类型鉴别确定室温下该材料具有以空穴导电为主的P型半导体导电特性.电导率103S.cm-1,比800 K时Fe的电导率低5个数量级.该材料虽具半导体导电特性,但并不增加热电池内阻.     

锂离子电池中电解液的热行为分析

以DSC方法研究分析了1M LiPF6 EC-DMC-EMC(1:1:1,质量比)电解液在锂离子电池中的热行为.锂离子电池中,电解液的热行为主要体现在三方面:电解液的热分解、参与充电态石墨负极的热分解反应、与Li0.5CoO2的热分解产物发生复杂的化学反应.电解液热分解反应是EMC分解生成DEC、DMC,而DEC、DMC与LiPF6的分解产物PF5发生系列的化学反应,释放大量热与气体.Li0.5CoO2分解释放的氧气导致电解液的分解产物及有机溶剂的燃烧,释放大量热与小分子气体.燃烧反应释放的大量热促使Li0.5CoO2的分解产物Co3O4的继续分解;当达到300℃以上时,由LI0.5CoO2分解生成的LiCoO2可能与燃烧产物CO2发生反应以及其他系列的化学反应.充电态的石墨电极的DSC结果表明,电极表面形成固体电解质膜(SEI膜)的碎裂反应是主要的放热反应,LiC6与粘结剂及电解液的放热反应相对较弱.     

具有热关断涂层的锂电池隔膜性能表征

介绍了一种具有热关断涂层的锂电池功能隔膜,利用热关断涂层的耐热特点来降低隔膜的热闭孔温度,当电池内部达到一定的温度时,涂层迅速熔化并覆于极片和隔膜之间,形成绝缘层,阻止锂离子的进一步传输,从而提高锂离子电池的安全性. 实验表明,热关断涂层表观均匀,对电池的内阻、倍率性能和循环性能没有不良影响. 电池的安全测试表明,该功能隔膜可表现出优异的安全防护作用.     

电池热安全性表征模型及其相关技术

本文通过对Ni—MH电池充放电微量热及原位电化学等参量监测实验结果进行分析研究，建立包括可逆和不可逆过程的电池充放电电压和热耗散的模型。根据以热力学对电池体系在充放电过程的分析和目前国内不少学者从电池电极过程，充放电进程中电压和热耗散所受影响大小及其与时间的关系，获得了相关数理模型方程：     

NixCo1-xS2的水热法制备及热电池放电性能

以氯化镍、 硫酸钴、 硫代硫酸钠为反应物, 通过水热法合成系列Ni_xCo_1-xS₂(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0)粉体材料; 采用X射线衍射光谱仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 激光粒度分布仪和差热分析仪(DTA)等对材料进行表征; 采用粉末压片工艺将材料与锂硅合金和LiCl-KCl(MgO)熔盐电解质装配成单体电池, 考察了Ni_xCo_1-xS₂正极材料中镍、 钴的含量对其放电性能的影响. 结果表明, 当x=0.3时, Ni_xCo_1-xS₂正极材料在100 mA/cm²恒流放电时, 单体电池放电电压可以达到1.899 V, 截止电压为1.5 V时比容量为276.5 mA·h/g, 放电过程中单体电池内阻较低, 放电性能最好.     

微量量热法分析锂离子电池热失控过程

动力锂离子电池(LIB)的安全问题,尤其是热失控这一频发的安全事件严重影响乘车人员的安全以及新能源汽车的推广.本工作使用C80微量量热仪准确测量了商用锂离子电池的内在产热,通过研究分析不同质量比例的负极-电解液产热及不同质量比例的正极-负极产热,明确了LIB在热失控阶段的主要反应分为负极与电解液反应放热(130～200℃),三元镍钴锰酸锂(NCM)正极释氧与负极反应放热(200～240℃)和磷酸铁锂(LFP)正极释氧与负极反应放热(240～300℃)等.通过使用去卷积数学方法对不同质量比例的负极-电解液及不同质量比例的正极-负极产热分析研究表明,在商用锂电池注液系数条件下,电解液会优先与负极反应且被全部消耗,剩余嵌锂负极会进一步与正极反应放热,且反应热与正极材料特性密切相关.残余正极物质虽然结构坍塌仍会释氧,但由于缺少与之反应的负极或电解液,热量不会再明显增加.通过对不同荷电状态(SOC)及不同类型的锂电池主材进行产热测试,能更好地指导电极材料的改性和电池组装的开发设计,从而提高LIB整体热稳定性和安全性,最终获得整包和新能源车的安全提高.     

聚合物锂离子电池阴极热复合聚集状态对电池性能的影响

制备了多层复合的聚合物锂离子电池 ,研究热压复合温度对电池性能的影响 .热压复合温度是聚合物锂离子电池生产中的一个关键控制参数 ,阴极片在合适的热压温度下 ,电池的性能较好 ;温度偏高或偏低都对电池不利     

锂离子电池安全性能研究

随着锂离子电池能量密度进一步提高,成本进一步降低,其应用领域越来越广泛,特别是最近几年来在电动汽车和储能领域的应用被寄予厚望.然而,锂离子电池的安全性是目前制约其应用领域扩展的主要瓶颈之一.锂离子电池的安全性归根结底取决于锂离子电池材料的热稳定性,本文综述了锂离子电池材料热稳定性的理解和提高方面的最新进展.过充、热箱、...