关键词： 锂离子电池   铅酸电池   电动汽车   钴酸锂   磷酸铁锂   化学奖   移动生活   随机存储器  

摘要： 一个数学系毕业的物理学家,在97岁高龄时,荣获了诺贝尔化学奖是因为他;——有了它,生活大变样晶体管和锂离子电池,无疑是20世纪电子工业最伟大的两项发明。1947年,晶体管诞生于美国的贝尔实验室。1991年,日本索尼公司率先将锂离子电池投入市场。正是它们的出现奠定了全球经济和现代文明的基

关键词： 磷酸铁锂电池   宁德时代   电动汽车  

摘要： 中国大城市的司机们引领着廉价动力电池新潮流中国的电动汽车制造商正将目光转向更便宜的电池,以降低成本来满足大城市中短途驾驶的需求。自2019年年中中国新能源汽车补贴大幅度退坡以来,市场对磷酸铁锂电池的兴趣再度升温。此前,中国的补贴刺激了更昂贵、续航里程更长的锂电池的采用,这些电池使用的材料包括镍和钴。

关键词： 水热法   原位包覆   磷铁   表面活性剂   磷酸铁锂  

摘要： 目前,磷酸铁锂正极材料在锂离子电池实际应用领域占据很大的份额,然而,较低的电子导电率和离子传输速率、以及寻找更低廉高效的合成路径等问题制约其进一步发展。本文一方面使用磷铁为原料,降低了生产成本,充分利用磷铁中微量金属元素提高掺杂效果,另一方面原位包覆法克服了磷酸铁锂包覆碳层均匀性不够的问题。此外,在改性过程中发现所制备的磷酸铁锂复合材料出现超出理论比容量的现象,论文对该现象的成因进行了实验研究与理论分析。本文研究了以磷铁为原料,在酸性条件下通过表面活性剂辅助,水热法分步原位包覆制备磷酸铁锂复合材料Li Fe PO/C(记为LFP/C)。在无表面活性剂的条件下,由磷铁在磷酸、硝酸的酸性体系中水热制备磷酸铁前驱体,再通过高温固相法合成的LFP/C颗粒团聚性严重,导致其电化学性能较差。为了改善材料分散性及电化学性能,在酸性体系中分别添加阳离子型表面活性剂CTAB、阴离子型表面活性剂SDS和非离子型表面活性剂PEG400作为软模板剂,制备磷酸铁前驱体材料,然后通过高温固相法合成LFP/C材料。实验结果表明,m(CTAB)=2.0g时合成的LFP/C的颗粒团聚性降低,电化学性能最佳,0.1C倍率下首次放电比容量达到174.5 m Ah g,超出了磷酸铁锂的理论比容量170 m Ah g。论文同时以磷铁为原料,进行了一步水热原位包覆合成LFP/C复合材料前驱体的研究。因磷酸铁锂不能在酸性条件下存在,NaCO在加热的水溶液条件下能够促进磷铁转化,论文选取FeP、Li NO、NHHPO、NaCO、PEG400、CHO?HO为原料,探索了NaCO用量、PEG400用量、葡萄糖用量、反应前是否球磨、反应时间这些变量对一步原位包覆合成材料的物理化学及电化学性能的影响规律。结果发现n(Fe):n(P):n(Li):n(C)=1:2:1:1.25,n(FeP):n(NaCO)=1:1,V(PEG400)=10 m L在180℃/36 h水热反应条件下制得的LFP/C电化学性能良好,首次放电比容量为128.0 m Ah g。

关键词： 磷酸铁锂电池   修正电化学模型   高电流倍率   UKF算法   模块化封装  

摘要： 磷酸铁锂电池作为动力电池的一种,以其高放电倍率以及良好的安全性能被广泛的使用。尤其是在近几年来高速发展的电动汽车行业,在许多新能源大客以及部分电动汽车上已经投入使用。电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)是检测和控制电池工作的核心系统,其中,电池的荷电状态(State of Charge,简称SOC)是BMS系统中的核心部分,SOC的准确与否直接关联到电池的工作状态、使用寿命和安全性能等指标。目前主流的SOC估计算法为基于模型的SOC估计算法,一个精度较高的模型是准确计算SOC的基础,但是现阶段的电池模型均出现了随着电流倍率的增高误差增大的情况,还没有在高电流倍率下可以稳定的保持高精度的电池模型。本文针对这一现状,基于改进单粒子模型(Improved Single Particle Model,简称SP+),在4C以下电流倍率的条件下进行修正,得到基于电流倍率的电化学修正模型,基于该模型确定了一个适用于该模型的算法,并在工程平台上实现。以具体工作如下:首先,针对现阶段的电池模型均出现了随着电流倍率的增高误差增大的情况,本文以SP+模型入手,通过具体分析SP+模型的参数约简的过程和电流倍率对该模型的影响,对该模型的结构进行了扩展;在结构修正的条件下,通过分析SP+模型的参数含义,对SP+模型的参数进行了敏感度分析以考察电流倍率变化时对电池参数的影响程度,以此建立了基于电流倍率的电化学修正模型。其次,针对当前主流算法种类繁多,均能对模型进行搭配的情况,本文对当前的三种主流基于模型的算法进行了设计,并将该修正模型嵌入其中。通过比较不同算法下SOC估计的精度及计算效率,选用一个最适合该模型的SOC估计算法。最后,为了模拟该SOC估计系统在实际条件下的运行情况,本文进行了基于修正模型和UKF算法的SOC估计工程实现及实验验证。以Simulink平台为基础,搭建了SOC估计算法系统,通过Simulink代码转换技术将搭建好的模型整体转换为嵌入式C代码并导入嵌入式平台中,并在不同倍率下做了SOC估计实验测试算法在嵌入式平台下的SOC估计精度。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   水热法   固相法   组织与电化学性能  

摘要： 为了得到高容量、高倍率、电化学性能好的LiFePO4/C正极材料,以橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO4/C为主要研究对象,采用不同的制备方法合成了磷酸铁锂,并对其组织与电化学性能进行了系统研究,主要研究结果如下:1、使用两种水热方案制备了LiFePO4样品,最佳水热方案的铁源、锂源、磷源、碳源分别为FeSO4·7H2O、Li OH、H3PO4、葡萄糖,配料比为Li:Fe:P=3:1:1,最佳水热温度是180℃,添加顺序为FeSO4·7H2O溶液滴入（Li OH+H3PO4）混合溶液中时,最佳p H值为6.5,LiFePO4样品的形貌和电化学性能最好,0.2C下比容量达到80m Ahg-1。2、以水热方案制备的纯相LiFePO4为前驱体,加入适量葡萄糖在后续煅烧中（氮气保护680℃下煅烧6h）合成了碳包覆的磷酸铁锂,LFP/C-2在0.2C下的比容量为125 m Ahg-1,在2C大倍率下充放循环100次,容量保持率为70%,说明碳包覆后的磷酸铁锂具有较高的比容量和较好的循环稳定性。3、为了得到电化学性能更加优良的磷酸铁锂正极材料,采用了碳热还原法来制备LiFePO4/C,探究了不同碳源对制备LiFePO4/C的影响,结果表明添加复合碳源（适量的葡萄糖,聚乙二醇和柠檬酸）来制备LiFePO4/C可以大幅度提升材料的比容量和循环稳定性能,0.2C下材料的首次放电比容量达到160 m Ahg-1,1C下其比容量可以达到150 mAhg-1,从高倍率电流2C恢复到低倍率0.1C后,放电比容量依旧在160m Ahg-1左右,1C下循环100圈仍然保持了98%的比容量,实验结果表明复合碳源制备的LiFePO4/C拥有最好的电化学性能。4、为了探究制备LiFePO4/C的最佳工艺参数,探究了机械研磨混合前驱体和手动研磨混合前驱体对制备的最终样品的综合性能的影响,结果表明,在0.2C下的比容量达到了162 m Ahg-1,并且在0.5C的充放电循环下其比容量几乎无变化,说明机械湿磨制备的材料的电化学稳定性较好。

关键词： LiFePO4正极材料   LiH2PO4   水热法   高温固相法  

摘要： 磷酸铁锂正极材料具有170mAh·g的理论比容量和3.5V的对锂充电平台,原料来源广泛、安全性能突出、循环性能好、热稳定性好、成本低等优点,是动力型锂离子电池的理想正极材料。随着能源产业的迅猛发展,磷酸铁锂电池即将进入大规模退役期,大量的废旧锂离子电池若无经济有效处理方法,不仅将带来潜在的环境污染,也将损失其中大量的锂、磷、铁等有价元素,废旧电池回收利用技术需求迫切。为实现磷酸铁锂电池的回收,中科院过程工程研究所开发了湿法磷酸浸出磷酸铁锂正极材料回收工艺,本论文以该工艺回收获得的产品为原料,通过热力学计算分析了合成再生磷酸铁锂的可行性,研究了高温固相法和水热法分别合成再生磷酸铁锂工艺,获得了电化学性能优异的磷酸铁锂正极材料,取得如下创新性成果:(1)系统分析了固相法、水热法合成再生磷酸铁锂的反应热力学,结果表明,以FePO为原料的高温固相法在300以上,FePO和LiCO的固相合成反应可以进行,提高温度更有利于磷酸铁锂生成;以LiHPO溶液为原料的水热法在100～400℃内,FeCO·HO与LiHPO反应。(2)以FePO和LiCO为原料,采用高温固相法合成了磷酸铁锂,在反应温度750℃,以掺杂质量分数为15%的葡萄糖为碳源时,可获得残碳量为3.5%的LiFePO正极材料,首次放电比容量为158.5mAh·g,0.1C下倍率循环65次容量保持率为99.68%,具有较好的循环性能。(3)以LiHPO溶液和FeCO·HO为原料,采用水热法合成了磷酸铁锂正极材料,反应最佳条件为:反应温度230℃,反应时间8h,前驱体pH值为5.5左右,控制原料中Li过量20%左右;水热反应时溶液中Li浓度为1mol/L时,LiFePO产率最高。通过添加表面活性剂、调节pH值以及掺碳高温焙烧进一步对LiFePO电化学性能进行改善,结果表明,添加0.3mmol的CTAB,所得样品的首次放电比容量可达143.8mAh·g,0.1C下循环65次容量保持率为98.26%。将固相法和水热法再生的样品均匀混合后再进行焙烧,样品的电化学性能有所提升。

摘要： 专利申请号:CN201910909177.6公开号:CN110620278A申请日:2019.09.25公开日:2019.12.27申请人:深圳清华大学研究院本发明提供了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法,包括步骤:将废旧锂离子电池放电处理,通过物理方法分离出正负极混合粉料、电池外壳、铜箔、铝箔和隔膜

关键词： 磷酸铁锂   模板剂   石墨烯复合   锂镧锆氧   复合固态电解质  

摘要： 磷酸铁锂（LiFePO4）因具有良好的循环性能、高的理论比容量(170 mAh?g-1)、稳定的充放电平台等优点,一直在锂离子电池正极材料中占有不可取代的地位。同时也因为材料本身具备绿色环保,物美价廉等优点被作为最早商业化的正极材料之一,但LiFePO4的低电导性(10-99 S?cm-1),低离子扩散率(10-310-66 cm2?s-1),造成了电池的倍率性能差,比容量难以达到理论容量,这不仅直接影响了LiFePO4在巨大的能源市场的应用,同时限制了在固态锂离子电池中的发展。本文针对LiFePO4的以上问题做了如下研究。本文首先采用添加模板剂水热法制备出具有较均一尺寸和结晶性能良好的LiFePO4材料,通过实验最终证实采用添加5wt%的模板剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备的材料能够在0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、2 C的电流密度下,放电容量分别为154 mAh?g-1、148 mAh?g-1、130 mAh?g-1、125 mAh?g-1、120 mAh?g-1,在100圈的循环之后,库伦效率能稳定保持在95%,实现了在无任何材料包覆的情况下,采用模板剂诱导合成出有较稳定电化学性能的正极材料。其次,利用石墨烯的高比表面和高的载流子迁移率的优点,以及结合碳材料能够在一定程度上抑制颗粒的生长和提高材料的电导性等特点,探究得到采用2wt%的石墨烯和一步合成的制备方法可以制备出高比容量、优良倍率性能的材料。在0.1 C的电流密度下,材料的放电容量为167.4 mAh?g-1,几乎接近材料的理论容量,在10 C的电流密度下,也能稳定的发挥90.8 mAh?g-1的比容量,这种探究不仅在工艺上大大简化了材料的制备过程,节省时间与成本,有利于在商业上的应用,也能够制备出具有较好活性的正极材料,利于材料在固态电池中的应用。最后,通过探究酸改性锂镧锆氧制备出具有高离子电导率(9.0×10-44 S?cm-1)的复合固态电解质,并得到改性后的复合固态电解质的LiFePO4固态电池在0.2 C的电流密度下,放电比容量为163 mAh?g-1,200圈循环之后容量保持率为90%。

关键词： 新能源汽车   ADI   电动汽车   数字化转型   Arm   磷酸铁锂电池  

摘要： 1@工信微报:2019年电信业务收入完成1.31万亿元,比上年增0.8%。电信业务总量1.74万亿元,比上年增18.5%。其中固定通信业务收入完成4161亿元,比上年增9.5%;移动通信业务实现收入8942亿元,比上年减少2.9%。截至2019年12月底,100Mbps及以上接入速率固定宽带用户达3.84亿户,

关键词： 废旧磷酸铁锂电池   正极材料   锂选择性回收   多羟基磷酸铁   制备工艺  

摘要： 在废旧锂离子动力电池中，磷酸铁锂(LiFePO4)电池的回收效益相对较低，如何实现这类电池的高效资源循环，降低资源回收过程中有毒有害污染物的排放，是迫切需要解决的环境问题。本研究采用机械化学活化和非酸化浸出两种方法，对废旧磷酸铁锂电池正极材料LiFePO4中锂的选择性回收效果进行了探讨，确立了LiFePO4中锂高效回收方法，阐明了相关反应机理，并将回收锂后的残渣转化成环境功能材料。取得的主要结果及结论如下:　　1)利用机械化学活化协同浸出工艺从LiFePO4粉末选择性浸出锂的研究中，优化的最佳机械活化参数是:(NH4)2SO4∶LiFePO4为1∶1（摩尔比）、LiFePO4∶H2O为5∶2（质量比）、球料比10∶1、湿磨时间30min，转速为600r/min，机械活化后LiFePO4的晶体结构被破坏，造成晶面错位;相应的最佳浸出条件是:H2O2体积分数为4％、浸出温度为80℃、浸出固液比为50∶1(g∶g)、浸出时间为50min，浸出率为99.6％。结合表征结果，选择性浸出锂的机理为:机械化学活化使得LiFePO4晶体尺寸减小，晶体缺陷与化学活性增强，从而在浸出过程中H2O2的作用下氧化LiFePO4中的Fe2+成为Fe3+，Fe3+与PO43-结合生成FePO4沉淀，锂进入溶液中，实现选择性浸出。　　2)利用NH2OH·HCl强化(NH4)2S2O8分解产生SO4-·促进LiFePO4粉末中锂选择性浸出的研究中，最佳的浸出条件是:试剂摩尔配比为n(NH4)2S2O8)∶n(LiFePO4)∶n(NH2OH·HCl)=1∶1∶0.5、温度为25℃、浸出时间为20min，锂、铁的浸出率分别为92.05％、2.41％。选择性浸出锂的机理是:利用NH2OH·HCl的强还原性促进(NH4)2S2O8在短时间分解产生SO4-·，同时促进Fe3+向Fe2+的转化，Fe2+的存在可加速S2O82-产生SO4-·，从而加速了反应的进程，在短时间内实现锂的高效浸出。　　3)在浸出残渣定向转化制备环境功能材料的研究中，制备条件为:600℃高温焙烧4h，180℃水热1～6h;XRD、SEM等表征结果表明水热产品的化学式为Fe5(PO4)4(OH)3·2H2O，是由粒径约为70～500nm范围内的形状不规则的多种颗粒组成的团聚体。Fe5(PO4)4(OH)3·2H2O具备良好的离子交换能力、催化特性以及电学性能，在重金属吸附、选择性催化和电极材料等领域有着重要的应用前景。