关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂正极材料   纳米化   表面改性  

摘要： 锂离子电池因具有能量密度高、输出功率大以及环保等优点,成为新能源汽车电芯的较佳选择,而正极材料是制约电池性能与价格的主要因素。作为目前已经商业化的正极材料之一,磷酸铁锂(Li FePO)具有价格低廉,优异的循环性能及安全稳定性等优点,成为锂离子电池正极材料的主力。但体相结构中Fe、O、P原子的排布限制了Li的传输,电池在大电流下容量衰减快,倍率性能差,故如何提高Li在Li FePO中的扩散速率从而提高其电池充放电容量成为关键。现阶段研究主要采用纳米化、离子掺杂与表面改性来提高Li的传输。本论文研究重点为针对Li FePO材料的导电性差,Li扩散能力弱等缺点,拟采用FePO路线通过简单可控的工艺条件制备性能优异的纳米Li FePO材料,同时对市面上某款亚微米级Li FePO进行表面改性研究,拟进一步提高Li的扩散能力,从而提高电池的倍率性能与循环稳定性。为工业生产性能更优异的Li FePO材料提供技术支撑。具体内容如下:(1)调研评估大量文献后以氯化铁(FeCl)与磷酸二氢铵(NHHPO)为原料通过共沉淀法制备FePO,以糠醇单体(FA)为包覆源在FePO粒子表面原位聚合形成聚糠醇(PFA)层阻止粒子间团聚,并形成粒径分约为50 nm的FePO/PFA颗粒,并探索了反应温度,p H值与糠醇用量对材料的形貌、性能与产率的影响。发现制备的FePO/PFA均为无定形态,结晶度差,且随着反应温度升高,颗粒排布变紧密,而温度过高时粒子出现明显的结块,同时沉淀产率也随之逐渐降低。比较得知反应温度为90℃,p H在1左右,糠醇用量0.8 m L条件下前驱体的形貌分布更均匀,产率较合适。(2)将FePO/PFA前驱体分别以液相混锂与固相混锂的思路制备得到碳包覆的磷酸铁锂材料,并探讨烧结温度与烧结时间对两种路线的影响,结果表明随着烧结温度升高粒子结晶度增强,但温度过高会产生颗粒的融化团聚现象。对比选择合适的烧结温度约为650℃;随着烧结时间延长材料的结晶性增强,而高温下烧结时间过长导致颗粒熟化发生团聚,对比选择烧结时间为6 h最佳。同时两种路线对比后发现50 nm左右的FePO/PFA前驱体通过液相与锂盐进行H-Li交换再进行烧结碳化后得到的材料电化学性能优异,0.2 C下电池的容量为153 m Ah/g,10 C下容量仍保持有63.8%,1 C恒电流循环500圈容量损失仅有2.7%;优于固相与锂盐直接烧结碳化的材料电化学性能(0.1 C放电比容量120 m Ah/g)。(3)针对市面上大颗粒的磷酸铁锂,采取表面改性方式,与聚吡咯进行研磨与烧制后利用新形成的碳层的额外储锂作用从而提高材料的容量。发现在小电流充放电时容量略有损失,但到10 C大电流时比容量仍有110 m Ah/g,高于改性前的材料(55 m Ah/g)。

关键词： 磷酸铁锂   聚磷酸铵   空心球   微纳结构   球化过程  

摘要： 基于社会对能源的依赖,人们不断的探索和寻找着高效安全的储能材料。在储能器件中,锂离子电池作为一种有效储能装置,掀起了储能革命。尽管钴酸锂（Li Co O2）是当今可充电电池中应用较广的锂离子电池正极材料,但其成本昂贵且安全性较差。磷酸铁锂（Li Fe PO4）基于自身的突出的安全性能和资源可用性,广泛受到科研界乃至工业界的关注,是非常具有吸引力的正极材料。然而Li Fe PO4的固有缺陷限制了其在高功率和高能量密度领域的应用。改善Li Fe PO4能量密度和功率密度将有效拓展其在新能源领域应用。 本文首先介绍了三类锂电正极材料,阐明了三类正极材料的优势和存在的问题。接着着重介绍了磷酸铁锂的合成及改性研究。具有特殊结构的磷酸铁锂正极材料总是能表现出优越的电化学性能,例如具有“微纳”结构的磷酸铁锂微球。基于此,我们采用简单快速的固相法制备了具有高倍率性能的球状磷酸铁锂材料。选择聚磷酸铵为磷源,葡萄糖和聚乙二醇为碳源,通过高能球磨充分混料,再经高温煅烧合成了多孔空心球状的磷酸铁锂颗粒。此方法合成的多孔空心球状颗粒是由大量紧密接触的小颗粒堆积而成,这些小颗粒磷酸铁锂以及微球表面上大量的孔洞有助于锂离子快速迁移,改善了材料的高倍率性能。球形骨架形成三维导电网络,有助于快速有效的传输电子,因此空心球磷酸铁锂表现出了优秀的电化学性能。 此前,有关球形磷酸铁锂的报道不少,但有关球形颗粒形成过程的解释较少。在本工作中,我们结合热重、扫描电镜、分子动力学模拟等分析以及多个对比组实验,对空心球状磷酸铁锂颗粒的形貌演化过程进行了探讨。我们将球形颗粒的形成过程用三个阶段概括。（1）低温阶段形成空心球的过程:聚磷酸铵发生分解、交联、收缩内聚过程,分子链热运动引起宏观表面张力改变,诱导材料发生球形化过程;球形颗粒内外曲率半径差大,形成了不相等的化学势,内外化学势之差驱使了奥氏熟化过程发生,使球形颗粒的内部物质向外部迁移,演化成空心球状骨架。（2）中温阶段:碳材料表面大量的羟基使其交联到球形骨架上;原料和碳源持续分解产生大量气体,空心球上产生大量孔洞。（3）高温阶段:聚磷酸盐分解,与铁源和锂源反应形成磷酸铁锂颗粒;碳材料炭化,保持球形结构,最终形成了许多小颗粒镶嵌的空心球状磷酸铁锂。总的来说,体系中与球形颗粒的形成密切相关的物质为聚磷酸铵和碳源。本文中,聚合物原料的引入为研究者们提供了更多的选择;对磷酸铁锂空心球的形成过程的探究为球形化机制提供了一种思路。

关键词： 电池产品   磷酸铁锂   循环寿命   正极材料   镍酸锂   能量密度   动力电池   材料合成  

摘要： 业内坦言,锂电正极材料提高镍含量、实现无钴化后,电池的能量密度达到了极限。但在热稳定性、循环寿命、倍率性等方面还存在技术壁垒。无钴电池,无疑是今年动力电池产业的一大热点。年初,特斯拉表示将使用无钴电池,并称,“无钴,不一定代表是磷酸铁锂”;随后,宁德时代在业绩说明会上表示,公司一直有无钴电池的技术储备;之后,蜂巢能源率先发布了两款基于镍锰二元正极材料打造的无钴电池产品……国内外企业相继布局无钴电池的同时,资本市场也闻“钴”而动。在日前召开的第8届中国电池新能源产业国际高峰论坛上,北京大学教授其鲁坦言,从材料合成结果来看,完全100%的镍酸锂不稳定,如果没有钴,电池衰减非常快,其化学结构也会发生变化。

关键词： 涂碳铝箔   石墨烯   磷酸铁锂   锂离子电池  

摘要： 为了了解涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能的影响,分别对涂碳铝箔(包括涂炭黑铝箔和涂石墨烯铝箔)和光铝箔进行了形貌表征。扫描电子显微结果显示,涂炭黑铝箔表面没有完全被炭黑颗粒团聚体覆盖,而涂石墨烯铝箔表面则均匀平铺着石墨烯纳米片。之后进一步以3种铝箔为集流体制作了磷酸铁锂电池,来评估其对锂离子电池电化学性能的影响。结果显示,涂碳铝箔和光铝箔所制电池的电化学阻抗谱具有明显差异,涂碳铝箔对电池内阻具有显著的改善作用,光铝箔所制电池的阻抗谱则多一段由铝箔与活性材料界面空隙处的双电层电容产生的容抗弧。存储测试结果表明,使用涂碳铝箔后,电池自放电更小,存储性能有所改善。倍率充放电测试结果显示,涂碳铝箔电池大电流充放电时恒流充入比和放电中值电压更高,电池极化更小,功率性能更好。涂碳铝箔电池的低温性能也更具有竞争优势,其初始放电电压平台更高,放电容量也更高。涂碳铝箔对电池的1 C循环和3 C循环性能也有显著提升。同时,研究发现,涂碳层种类不同,对磷酸铁锂电池性能的提升效果不同:涂石墨烯铝箔在高功率工况下对磷酸铁锂电池性能的提升幅度优于涂炭黑铝箔,原因在于石墨烯片层在沿铝箔表面方向对导电和导热性能的改善优于炭黑涂层。

关键词： 动力锂电池   电解质材料   磷酸铁锂   负极材料   正极材料   关键材料   锰酸锂   钴酸锂  

摘要： 1概述锂电池作为目前动力电池发展的主流,在技术研发、应用等方面日趋成熟。先后经历了钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元的发展。随着动力锂电池的快速发展,其能量密度、安全性、成本成为制约动力锂电池发展的三大因素。目前锂电池在正极材料、负极材料、电解质材料等关键材料方面正处于全面提升和更替阶段。

关键词： 磷酸铁锂电池   梯次利用   K-means聚类算法   电池分选  

摘要： 针对退役磷酸铁锂电池梯次利用过程中的分选配组方法,分析磷酸铁锂电池的特性及电池成组后一致性问题,确定梯次利用电池的筛选流程后,介绍性能测试中容量、能量以及内阻3个因素对电池充电过程的影响,并以此作为相关算法中的影响因子,最终采用K-means聚类算法对退役磷酸铁锂电池进行分选。实验表明,基于K-means聚类算法对退役电池进行分选可以准确分选配组出一致性较高的电池组,具有一定的工程实用价值。

关键词： 磷酸铁锂电池   软包电池   硬壳电池   过充   热传播  

摘要： 为了研究硬壳和软包磷酸铁锂单体电池过充对周围电池的热辐射影响,对磷酸铁锂软包和硬壳电池在仅单体、两单体电池紧贴和两单体电池相距1 cm 3种工况下的热传播行为进行分析。实验以充电倍率0.5 C的恒定电流分别对48 A·h的软包电池和24 A·h的硬壳电池进行过充,利用可见光监控、红外监控、多路温度记录仪分别对电池外部形貌、外部温度和表面温度变化进行实时监测。研究表明,过充阶段,硬壳过充电池温升65.5℃,平均温升速率0.0392℃/s;软包过充电池温升57.3℃,平均温升速率0.0143℃/s;相邻硬壳电池最高温升44℃,最大温升速率0.0312℃/s;相邻软包电池最高温升7.9℃,最高温升速率0.0063℃/s;软包电池过充后,产生的膨胀力对相邻电池影响更大,相邻电池产生的机械应力较大。实验结果可为研究模组内部硬壳或软包磷酸铁锂电池之间的热辐射影响提供理论和实验参考。

关键词： 石油化工   新能源   电源装置   锂电池  

摘要： 随着石油化工装置规模日趋增大,大型的220 kV、110 kV总变电站及35 kV区域变电站大量出现。因石油化工装置规模大,需设置能够满足石油化工装置需求的电源装置。目前在石油化工电源装置中常用的电池类型为阀控式密封铅酸蓄电池,与该类电池相关的国家标准、行业标准的要求较为严苛。磷酸铁锂电池近些年技术发展较为成熟,其应用发展在国家新能源战略中占有重要地位。通过对两类电池在安全、环保、记忆效应、放电性能和经济性等方面的分析和对比,详述磷酸铁锂电池在石油化工装置中的应用前景研究。

关键词： 废旧电池   磷酸铁锂   锂   浸出   金属回收   双氧水  

摘要： 采用硫酸-双氧水浸出废旧磷酸铁锂动力电池正极材料中的金属锂,研究了浸出体系pH值、双氧水用量、液固比、温度和时间对锂浸出效果的影响。结果表明,在浸出体系pH值1.62、反应温度60℃、液固比10 mL/g、搅拌转速300 r/min条件下,缓慢加入体积分数为6%的双氧水,搅拌浸出120 min,锂浸出率可达97.80%,浸出效果稳定。

关键词： 磷酸铁锂   锂电池   三元电池   电动车   充电桩   大幅下降   性价比   主流技术  

摘要： 电动车是目前市场最靓的仔。从锂电池到充电桩再到最近的整车,均被资金大规模炒作。当前时点看,磷酸铁锂主要个股股价相比其他环节偏低,性价比明显。电池磷酸铁锂(LFP)曾是电动车的主流技术路线,占比一度高达9成,2015年A股电动车概念兴起时,磷酸铁锂的市占率也有69%,只是最近5年三元电池崛起,铁锂电池占比才大幅下降。应该说,过时的技术路线不值得一提。为何现在说磷酸铁锂还存在预期差?