关键词： 碳源   磷酸铁锂   浆料   电化学性能   加工性能  

摘要： 磷酸铁锂浆料的黏度、固含量和稳定性是电池制作工艺中的重要参数,将直接影响涂布后电极极片的质量,最终影响电池的性能和寿命。使用高温固相法制备了一系列由不同碳源包覆的磷酸铁锂材料(LFP/C),并研究了其物理性能、电化学性能及加工性能。XRD结果显示,以3种有机物为碳源制备的LFP/C样品均呈现较高的结晶度,且都没有发现明显杂相;Raman结果表明,以蔗糖为碳源包覆改性的LFP/C-3样品的碳层石墨化程度最高;SEM和TEM结果证明,LFP/C-3样品的一次粒径最小,且颗粒分散性较好,其碳层厚度约为5 nm,且包覆均匀性良好。电化学表征结果显示,LFP/C-3样品在0.1C和1.0C倍率下的放电比容量分别能够达到154.6、130.9 mA·h/g,并且具备优异的倍率性能,在1.0C倍率下循环110次后容量保持率高达98.2%。但以葡萄糖作为碳源包覆改性的LFP/C-1样品具有最优的加工性能表现,在相同固含量条件下,其浆料的出料黏度为10738 mPa·s,三段式触变测试结果显示,其黏度恢复率为97.86%。研究结果对工业界生产磷酸铁锂时的碳源选用起到了一定的借鉴意义。

关键词： 磷酸铁锂电池   膨胀力   内部应力   热失控预警  

摘要： 磷酸铁锂电池作为最主要的电化学储能手段,伴随新型电力系统快速建设受到了越来越广泛的关注。磷酸铁锂电池充放电过程所形成的膨胀力及内部应力变化是一个新兴的热点研究问题。本文开发了电池内膨胀应力在线测试装置,完成了不同充放电工况下磷酸铁锂电池的膨胀力测试,开展了电池电化学性能与力学性能的时间、空间演变规律的相关研究。实验结果表明:电池荷电状态-膨胀力曲线具有可逆性及累积性,同时膨胀力变化速率与电极材料的反应速率密切相关。值得注意的是,当磷酸铁锂电池温度上升时,内部膨胀力显著上升,该指标可作为电池热失控以及储能系统安全研究的关键预警信号。

关键词： 磷酸铁锂   钴酸锂   正极材料   协同浸出   回收   锂  

摘要： 研究了利用废旧磷酸铁锂(LFP)和钴酸锂(LCO)电池正极材料协同浸出锂,通过热力学分析了工艺可行性,考察了各因素对协同浸出的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对浸出渣进行了表征。结果表明:在不添加任何氧化剂或还原剂条件下,LFP与LCO能在酸性体系中协同浸出锂;在硫酸浓度0.7 mol/L、浸出温度40℃、浸出时间60 min、n(LCO)∶n(LFP)=0.5、液固体积质量比10 mL/1 g最佳浸出条件下,废旧电池正极材料中的Li、Co、Fe、P浸出率分别为99.99%、99.99%、48.00%、43.77%。该法可实现在低酸条件下从复杂电池正极材料中回收有价金属的目的,具有一定推广应用价值。

关键词： 废旧磷酸铁锂电池   正极材料   还原浸出   超声波辅助浸出   浸出动力学  

摘要： 采用超声波辅助葡萄糖还原酸浸法从废旧磷酸铁锂(LFP)电池中回收Li和Fe,分析了常规浸出工艺中硫酸浓度、葡萄糖浓度、液固比(浸出液体积与正极材料质量之比)、温度、时间等因素对Li和Fe浸出率的影响,比较了超声波辅助作用前后,Li和Fe浸出率的变化。实验结果表明:在H_(2)SO_(4)浓度2 mol/L、葡萄糖浓度2.0 mol/L、液固比15 mL/g、温度70℃、浸出时间90 min的条件下,Li和Fe的浸出率分别为88.25%和90.13%;与常规浸出工艺相比,超声波辅助工艺既能缩短浸出时间,又能提高Li和Fe的浸出率,在硫酸浓度2 mol/L、葡萄糖浓度2.0 mol/L、液固比15 mL/g、温度70℃、超声时间60 min、超声功率70 W的条件下,Li和Fe的浸出率分别为95.36%和95.83%;Li和Fe的浸出动力学过程符合“未反应收缩核模型”,Li和Fe的浸出主要受内扩散控制。

关键词： 磷酸铁锂   再生   小规模工业化  

摘要： 废旧锂离子电池回收处置亟待解决。然而,当前的提炼碳酸锂方法成本较高,影响废旧电池回收产业健康发展。本项目采用双氧化物体系选择性回收废旧磷酸铁锂正极材料粉中的锂成分,研究对象选用一吨回收废料,采用最经济实用的酸浸方法,探究耗能最少的除杂工艺路线。开发酸浸液经短流程除杂后进行沉锂,获得的碳酸锂产品净含量大于99.8%,达到电池级碳酸锂要求。锂的首次回收率达到85%,总回收率可达95%,具有高度的工业化应用潜力。

关键词： 梯次电池   电池公共管理器   磷酸铁锂电池  

摘要： 随着5G业务的发展,人们对通信的依赖和要求越来越高,因而也就对基站安全运行和备电需求也提出了更高的要求。由于5G的高功耗,导致基站备电电池容量越来越大,建设成本居高不下。因此在通信基站的建设过程中为降低成本、节能降碳、提高资源的利用率,采用了大量的梯次电池作为备用电池。然而在梯次电池的使用中,由于其电芯的筛选、制造工艺等原因,可能导致电池的不稳定性,从而为通信基站安全运行带来隐患。结合相关技术及规范,针对梯次电池的使用场景、建设方案、运输存储等方面进行研究,旨在解决梯次电池的安全隐患,提升通信基站的安全性。

关键词： 磷酸铁锂电池   BMS电池管理系统   热管理系统   城市轨道交通   系统状态评估  

摘要： 本文介绍了磷酸铁锂电池系统在城市轨道交通电力蓄电池机车上的应用情况。从电池的材料、原理、制造、电池系统的测试与安全性、实车应用与系统状态评估等多个维度进行阐述,结合深圳地铁的实际运用证实了新能源电池系统在城市轨道交通方面的实用性,具有一定的推广应用价值。

关键词： 磷酸铁锂电池   过充热失控   正交实验   模拟仿真  

摘要： 利用模拟仿真方法对磷酸铁锂电池过充热失控行为进行了深入研究。通过建立三维电化学-热耦合模型,研究热失控过程各组件演变规律并进行多参量分析优化。研究发现,磷酸铁锂电池在400 K时发生不可逆热失控,热失控主要由SEI膜分解开始,正负极处最为剧烈;减小充电倍率、降低环境温度及增强对流换热可延缓热失控;正交实验优化电池组件结构,可有效降低热失控风险,最优结构时热失控时间为13488 s,电池比容量为25.786Ah/m2。相关研究为预防和抑制电池过充热失控提供了理论支持。

关键词： 磷酸铁锂电池   直流操作电源   有源并网放电技术   间歇式充电   核容式放电   独立不间断供电  

摘要： 为了解决磷酸铁锂电池在直流操作电源中长期浮充和运维工作量大的问题,提出一种适用于此系统的控制策略。首先,给出磷酸铁锂直流操作电源的主电路拓扑结构,阐述其运行工作原理;然后,提出间歇式充电控制策略,避免电池长期处于浮充状态,并引入有源并网放电技术的放电控制以降低电池运维工作量,通过串联二极管的温控风冷散热设计,实现了负荷的独立不间断供电;最后,根据系统运行工况的分析,给出系统电压和电流参数的运行变化曲线。研制了站用磷酸铁锂直流操作电源系统样机,实验结果表明,所提控制策略正确且有效,可为磷酸铁锂电池在变电站的应用及推广提供参考。

关键词： 磷酸铁锂   Fe/P比   正极材料   压实密度  

摘要： 铁与磷的比例(Fe/P比)是磷酸铁锂正极材料的一项关键指标,对所制备的磷酸铁锂的压实密度、比容量、倍率性能、产品一致性等关键性能具有较大影响。本文通过调节磷酸铁前躯体中的Fe/P比,以及额外引入磷酸二氢锂等2种方式,探究了Fe/P比对磷酸铁锂性能的影响。结果表明,采用Fe/P比为0.975的磷酸铁前躯体,倾向于合成压实密度较低、比容量和倍率性能较高的磷酸铁锂;采用Fe/P比为0.97的磷酸铁前驱体,倾向于合成压实密度较高、比容量和倍率性能较低的磷酸铁锂。引入磷酸二氢锂会降低磷酸铁锂的Fe/P比,导致磷酸铁锂的压实密度降低,比容量和倍率性能降低。