关键词： 磷酸铁锂电池   热失控   储能柜   烟气扩散   预警   仿真  

摘要： 研究锂电池热失控过程,及早地发出热失控预警,是保障储能系统安全的重要措施。然而,目前的锂电池热失控烟气预警研究大多数停留在理论方法上,较少结合应用场景探究预警方法的实用性与可靠性。本文通过搭建实验台探究在储能柜和电池包场景下,磷酸铁锂电池过充至热失控时的温度变化与储能柜内烟气浓度变化的关系,比较储能柜内不同工业用烟气传感器对锂电池热失控预警的有效性。实验结果表明:在将传感器安放在储能柜顶部并且使防水透气阀上的透气孔正对着传感器的条件下,安全阀打开后,烟雾和气体传感器依次检测到数值;其中烟雾传感器反应最灵敏,能够在安全阀刚打开时发出预警信号;烃类气体传感器能够较准确地反应出锂电池热失控时刻。之后通过Ansys Fluent模拟电池包内锂电池安全阀打开后,气体烟雾在储能柜中的扩散情况。仿真结果表明:烟雾与气体的扩散过程主要受气体动量以及防水透气阀壳体上透气孔位置的影响;储能柜顶部位置可以及时准确地检测到逸散出的气体烟雾。本文研究成果可为储能柜中锂电池热失控预警策略以及气体烟雾传感器的位置选择提供指导。

关键词： 储能系统   磷酸铁锂电池   铝塑膜   绝缘失效   热失控  

摘要： 储能系统发生绝缘失效会导致电池外壳与电极之间存在过高电压,危及电池安全。本研究针对储能系统中52Ah磷酸铁锂电池铝塑膜外壳在高压下绝缘失效引发的热失控特性进行了实验研究。通过在电池正极与铝塑膜外壳之间施加不同幅值高压直流电诱发电池热失控,分析铝塑膜外壳在高压下绝缘失效诱发电池热失控的故障现象以及电热行为特性。实验结果表明:当施加500V电压时,电池会发生热失控,其热失控过程经历了四个阶段:高压击穿铝塑膜阶段、熔融铝与负极过渡短路阶段、过充阶段和触发热失控阶段。借助工业计算机断层扫描成像(CT)、电子扫描显微镜(SEM)对热失控后电池形貌进行观察,发现其热失控最剧烈的区域是在铝塑膜外壳被电击穿的位置,且热失控不会扩散到整个电池。此外,在该电池正极与铝塑膜外壳之间施加100V和300V电压时铝塑膜不会被击穿,而施加400V及以上时铝塑膜会被击穿并发生热失控,且电压幅值越高,热失控程度越剧烈。研究结果对提高储能系统安全性和电气绝缘设计具有指导意义。

关键词： 表面织构   锂离子电池   润湿性   磷酸铁锂   超快脉冲激光   刻蚀形貌   接触角  

摘要： 目的提高锂离子电池电极表面的润湿性,改善锂离子扩散动力学,进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO_(4)电极表面制备沟槽织构,借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射线光电子能谱等测试手段,系统研究了织构对电极表面形貌和润湿性的影响。此外,使用电池测试系统和恒电位仪评估了锂离子电池放电性能和锂离子扩散动力学。结果织构电极表面的润湿性得到了显著改善,接触角降低至7.1°,润湿时间缩短至6 s,扩散面积增加至26.52 mm^(2),润湿过程表现出各向异性。仿真结果证明电解液在织构电极表面处于Wenzel润湿状态,并且拟合得到的接触角方程能较好地解释接触角的变化趋势。织构化电池在0.5 C下的容量保持率从58.4%提高到99.4%,显示出最大的锂离子扩散系数(2.67×10^(-13) cm^(2)/s)。结论织构对电极表面润湿性的改善具有显著效果,并且接触角与织构深径比呈负相关;激光烧蚀增加了电极的表面能,而C=O是提高电极表面亲液性的关键因素;电极材料的进一步润湿改善了锂离子扩散动力学,提高了锂离子电池放电性能,为制备高性能的锂离子电池提供了一定的指导。

关键词： 磷酸铁锂电池   第一磷酸盐公司   海格纳士公司  

摘要： 加拿大第一磷酸盐公司位于加拿大魁北克市,该公司生产的磷酸铁锂电池主要应用于电动车领域。GKN集团控股的海格纳士(Hoeganaes)公司的总部位于美国新泽西州,海格纳士公司近期宣布已经与第一磷酸盐公司开展合作,在北美地区为磷酸铁锂电池生产建立一个供应链。海格纳士公司生产的高纯铁粉可以作为磷酸铁锂电池的生产原材料,利用高质量的磷酸盐资源和先进的铁粉生产技术,在当地建立磷酸铁锂电池生产线,可以减少对进口产品的依赖。

关键词： 蜀道   服务区   固定支架   利用小时数   磷酸铁锂   智慧能源   充电车位   清洁能源  

摘要： 小档案完成单位:四川蜀道清洁能源集团有限公司、四川蜀兴智慧能源有限责任公司、四川欣智造科技有限公司基本信息:成绵高速公路复线彭州服务区“光储充放”智慧微电网示范项目配置600千瓦液冷超充站两套,每套配液冷超充终端两台、充终端5台(双枪),服务充电车位24个,最大支持充电功率480千瓦,实现充电10分钟、行驶600公里,有效解决充电排队时间长的问题;跟踪型光伏系统装机89.28千瓦峰值,年均发电量约7.5万千瓦时,年均利用小时数836小时,比固定支架光伏发电量增加10%以上。服务区A/B侧各设两套储能系统,单套容量每291千瓦时100千瓦,采用更为安全的半固态磷酸铁锂电芯。

关键词： 钛掺杂   磷酸铁锂   充放电性能  

摘要： 元素掺杂是提高磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极材料充放电性能的主要途径之一。以TiO_(2)为钛源,采用高温固相还原法合成了Ti掺杂的LiFePO_(4),通过XRD、XPS、SEM和BET等技术表征了钛掺杂LiFePO_(4)的结构组成、微观形貌和理化性能,进而对组成-结构与其充放电性能之间的影响关系进行了研究。结果表明:钛掺杂LiFePO_(4)在0.1 C和1 C倍率下的首次放电比容量最高分别达到161.9 mAh/g和150.8 mAh/g,比未掺杂钛的LiFePO_(4)提高4.72%和7.48%,且在1 C倍率下循环150周后容量保持率高达98.54%。这主要归因于Ti4+取代Fe^(2+)进入LiFePO_(4)晶格,稳固晶体结构的同时会抑制晶粒的二次生长,导致Li+脱/嵌路径减小,迁移效率加快,进而提高了LiFePO_(4)的放电比容量、倍率以及循环性能。

关键词： 废旧磷酸铁锂电池   正极材料   回收技术  

摘要： 随着磷酸铁锂电池的广泛应用,大量旧电池逐渐临近其生命周期末尾,如何妥善处理废弃电池已成为制约锂电池行业进一步发展的关键难题。在此背景下,加强对废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术的研究十分必要。基于此,系统梳理、总结当前磷酸铁锂电池废料的主要回收技术和工艺,并综述其研究现状。

关键词： 铁路机房   UPS   磷酸铁锂电池   耐低温电源  

摘要： 随着铁路行业的不断发展和对电力供应要求的提高,能提供220V稳定交流供电的不间断电源的应用场景将继续增加,对电源可靠性和电源效率的要求也随之提高,通过对大多数机房的考察和评估,目前铁路机房缺少能在低温条件下供电的机型,因此文章提出一种基于耐低温磷酸铁锂电池作为后备电源的不间断电源控制系统,具有适合路内使用、满足冬季温度低且高度可靠的特点,并在现场进行实际运用。

关键词： 储能电站   模型预测控制   磷酸铁锂电池   电池电量估计   热蔓延   等效电路模型  

摘要： 为减小传统灭火剂消防压力,抑制储能电站热失控的发生和蔓延,针对目前普遍使用的储能舱消防系统,提出一种基于虚拟防火墙联合采样点卡尔曼滤波算法和模型预测控制算法的快速放电策略。首先,制定基于虚拟防火墙的电池分级预警策略,依据电池舱内的气体浓度、温度、荷电状态、温升速率等特征参数情况对电池舱各阶段所需做出的防火动作进行分级并对电池前期预警及后期安全防护进行说明。其次,基于电池热电耦合模型,通过对比扩展卡尔曼滤波算法与采样点卡尔曼滤波算法的估计效果,可得采样点卡尔曼滤波算法可有效提高电池SOC及温度估计精度。最后,根据状态空间方程制定模型预测最优控制联合采样点卡尔曼滤波算法,对电池电流、电压、温度、荷电状态设置显性约束,达到锂电池快速放电的效果,仿真结果表明所提策略可提高系统内部变参数的估计精度,减小热失控灾害风险。

关键词： 全氟己酮   液冷型磷酸铁锂储能预制舱   火灾抑制装置   模组级喷放   全淹没级喷放  

摘要： 储能电站火灾事故频发,其消防安全问题日益突出。为验证模组级、全淹没级全氟己酮灭火系统对液冷型磷酸铁锂储能预制舱火灾(火灾突破至电池箱外)的抑制性能,设计液冷型磷酸铁锂储能预制舱全氟己酮火灾抑制装置。基于实际储能电柜和预制舱尺寸建立火灾模型,分析全氟己酮火灾抑制装置(模组级、全淹没级)对液冷型磷酸铁锂储能预制舱火灾的抑制效果。结果表明,两种抑制装置均可以在抑制介质开始喷放后8 s内扑灭明火,且30 min内不发生复燃。