关键词： 锂氧气电池   磷化铁   原位转化   磷酸铁锂  

摘要： 为克服锂氧气(Li-O2)电池反应过程中氧化还原动力学缓慢、固体放电产物沉积造成孔隙堵塞以及传质困难等多重瓶颈，改善其充放电过电位大与容量有限（远低于理论值）的问题，以退役磷酸铁锂正极材料为铁源，三聚氰胺为氮/碳前驱体，通过原位自催化高温热解构筑氮掺杂碳纳米管复合磷化铁(Fe2P)催化剂，用作Li-O2电池正极材料。通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和比表面积等一系列手段对所制备的催化剂进行表征，并研究其在Li-O2电池中的电化学性能及充放电产物衍变。结果表明此催化剂对放电产物的形成和分解有明显的催化作用，能够显著提升Li-O2电池的容量和循环稳定性。本研究为破解传统回收工艺弊端构建了退役锂离子电池回收再利用的新机制。

关键词： 锂离子电池   热失控气体   燃烧机理   火焰传播速度  

摘要： 针对大容量磷酸铁锂电池热失控气体引发的火灾安全隐患，本文通过实验与数值模拟相结合的方法，系统研究了其燃烧特性及反应机理。利用燃烧速率测试仪研究了火焰传播速度与运动形态，通过Chemkin-Pro软件模拟对燃烧体系的自由基浓度变化和基元反应敏感性开展分析。结果表明，火焰形态受到当量比的影响，在富燃区形态更加稳定，火焰速度随当量比呈单峰型变化，在当量比1.1时达峰值约56.4cm/s，此时反应放热量与自由基浓度最高，火焰传播最稳定。另外反应体系的温度与压力变化将会影响自由基浓度分布及基元反应的敏感系数，进而影响火焰传播速度，火焰传播速度呈现随温度升高而提升，随压力升高而降低的规律。研究结果为储能电站热失控气体火灾的预防、监测及应急处置提供了理论依据，对优化储能电站安全设计与火灾抑制策略具有重要参考价值。

关键词： 磷酸铁锂电池   热滥用   热失控   温升速率  

摘要： 【目的】深入探索热滥用条件下电池热失控过程中的温度及温度变化率。【方法】通过耦合域常微分方程与全局微分方程,将18650型LFP电池内部物质参数均一化,构建二维轴对称模型;并以负极固体表面锂离子浓度表征电池SOC,进行不同SOC(5%、25%、50%、75%、100%)和不同试验箱温度(120℃、150℃、180℃、210℃、240℃)下LFP电池的加热仿真,研究LFP电池热失控发生时间、温度及温度变化率等热失控特性。【结果】1)试验箱温度为120℃与150℃时,无论电池SOC为何值,电池均不发生热失控,热失控最高温度以及温度变化率随着试验箱加热温度和电池SOC的升高而增加;2)温升速率变化超过某一阈值之后电池即进入热失控状态,这一阈值由电池加热阶段初始温升速率值与拐点处温升速率值之差决定。【结论】本研究所提热失控判断方法对避免LFP电池热安全事故具有理论指导意义。

关键词： 废旧磷酸铁锂电池   预处理技术   回收技术   有价金属回收   原位再生工艺  

摘要： 【目的】回收废旧磷酸铁锂电池技术不仅能提取有价金属、减少资源浪费,还能缓解对进口锂资源的依赖,促进能源产业转型和技术进步。然而面对废旧锂电子电池的爆发式增长,如何更加高效地回收废旧磷酸铁锂电池成为了至关重要的问题,需要对回收机制及技术开展更加深入的研究。【方法】本文系统梳理并总结了废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收利用最新研究进展,重点分析废旧磷酸锂铁电池预处理技术(放电、破碎、分离)和有价金属回收技术(火法、湿法、电化学、机械化学)的原理、优缺点及应用前景,并分析了磷酸铁锂正极材料原位再生的固相与液相工艺特点,探讨工艺的问题及挑战。【结果】研究表明,对于废旧磷酸铁锂电池的回收技术,各种方法各有优劣。回收技术中,火法工艺操作简单,但能耗较高;湿法工艺具有较高的回收效率,但试剂消耗大;电化学法虽环保高效,但设备成本较高;机械化学法操作较为简便,但对设备性能要求较高。此外,原位再生技术能够直接恢复废旧电池材料的电化学性能,但在成本控制和工艺效率方面仍存在一定挑战。不同预处理技术与回收工艺的结合进一步增加了成本、效率及技术复杂性。【结论】因此,为实现废旧磷酸铁锂电池高效、低成本和环保的回收,需要优化现有工艺或开发绿色、低成本的新工艺,以提升有价金属的回收率和再生材料的性能。此外推动回收技术的规模化和工业化应用,并制定和完善相关政策法规也是亟待解决的问题。本研究为实现电池产业的可持续发展提供参考。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   Li_(5)AlO_(4)   补锂剂   直接修复   电化学性能  

摘要： 为减少直接补锂修复退役磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极材料过程副产物的生成,提高该工艺的可控性和应用价值,探讨了Li_(5)AlO_(4)(LAO)作为补锂剂对退役磷酸铁锂正极材料的再生效果。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征LAO的物相结构和形貌,并评估其电化学性能。同时研究了LAO修复磷酸铁锂半电池和全电池的性能。结果表明,LAO能够有效释放锂离子,补充失效正极材料中缺失的锂源,从而显著提升其比容量和循环稳定性。半电池测试表明,在健康状态(SOH)分别为90%、80%和70%的失效LiFePO_(4)电池中,LAO补锂后首圈充电比容量分别提升至301.5、272.4、358.7 mA·h/g,较未添加LAO时显著提高;500次充放电循环后容量保持率分别为94.0%、90.1%和95.9%,充分证明补锂策略对电池的循环稳定性影响较小。此外,全电池测试进一步验证了LAO补锂剂对退役电池正极材料的直接修复作用。其中在SOH为80%的失效电池中,LAO的添加使首圈充电比容量提高46.1 mA·h/g,表明其能够有效补充锂离子,进一步证实了其在磷酸铁锂电池再生领域的应用潜力。本研究提出的LAO高效补锂技术可为磷酸铁锂电池的再生与循环利用提供重要理论支撑和技术参考。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   正极材料  

摘要： 锂离子电池作为电动汽车最优的动力源而备受关注,其中磷酸铁锂(LiFePO4)以稳定的充放电性能、来源广、比容量高、绿色环保等优点成为锂离子电池最具前途的正极材料之一。本文综述了近年来磷酸铁锂正极材料的研究进展,包括其合成方法、改性方法、电化学性能以及未来发展趋势等方面。

关键词： 宁德时代   预付款   42万吨   磷酸铁锂  

摘要： 江西升华产品具备综合优势的情况下,宁德时代承诺2025-2027年期间每年度至少向江西升华采购14万吨,每年的月度交付计划双方于前一年10月1日前另行签订补充协议约定。在战略入股富临精工控股子公司江西升华新材料有限公司(以下简称“江西升华”)后,宁德时代与富临精工的战略合作进一步深化。

关键词： 磷酸铁锂电池   膨胀力   储能模组   SOC   SOH  

摘要： 锂离子电池在充放电过程中存在膨胀力,其受电池的荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)影响。对于储能磷酸铁锂电池,其膨胀力特性是有关储能电池系统电性能及安全性能的重要特性之一,而大容量储能磷酸铁锂电池在全生命周期内膨胀力的演变特性及机理尚不清晰。本工作选择一款容量为280安时的磷酸铁锂电池为研究对象,将其组装成不同串数的模组,采用膨胀力夹具模拟其在实际储能模组中的应用场景,开展了循环耐久性测试,并对全SOC及全生命周期下电池模组膨胀力的演变规律进行了分析。研究结果显示:由于石墨和磷酸铁锂材料的结构特性,充电过程在约30%SOC和100%SOC有2次膨胀力峰值,放电过程也在100%SOC和30%SOC有2次膨胀力峰值。各膨胀力峰值随着电池的衰减呈现不同的演变规律,100%SOC时的膨胀力由最大值逐渐演变成最小值,30%SOC时的膨胀力演变成最大值。此外,在SOH衰减至约90%后,模组膨胀力与SOH呈线性相关,且电芯串联数量的增加没有改变模组最大膨胀力的增长趋势,1P12S模组的最大膨胀力在70%SOH时达到了2365 kgf。根据实测数据对模组的膨胀力仿真分析表明,模组主要零部件的设计能够满足全生命周期内的结构安全性能。该工作初步探究了磷酸铁锂电池模组的膨胀力特性,有助于为模组层级的膨胀力仿真和预测提供参考,为后期磷酸铁锂电池在储能系统模组的安全设计开发提供了支撑。

关键词： 废旧磷酸铁锂电池回收   选择性提锂   多次浸出   碳酸锂  

摘要： 文章利用硫酸和双氧水的协同作用,结合多次浸出工艺,选择性高效浸出废旧磷酸铁锂电池粉中的锂元素。结果表明,当一次浸出条件为硫酸添加量0.255 mol、固液比1∶3、双氧水添加量0.353 mol、温度60℃、浸出时间2 h时,锂的浸出率可达到94.08%,而铁的浸出率仅为0.02%。进一步对浸出渣完成二次浸出,锂的浸出率可提高到99.85%,并控制铁的浸出率在0.1%以内,同时,以浸出液返用的方式对废旧磷酸铁锂电池粉及浸出渣进行浸出。该工艺可实现锂元素高效回收,同时降低铁、磷元素的浸出,并减少硫酸消耗量及后续碳酸锂回收过程的浓缩能耗。

关键词： 磷酸铁锂电池包   微正压   氮气   热失控  

摘要： 磷酸铁锂电池具有循环寿命长、安全性能高等优势,在商用电动汽车上得到广泛应用,但是,磷酸铁锂电池在使用过程中仍有可能发生热失控事故。为抑制磷酸铁锂电池包内火灾事故扩大,提出一种高效、易操作且成本低的磷酸铁锂电池包内热失控抑制技术,即在磷酸铁锂电池包内注入微正压氮气抑制电池热失控。通过开展有无微正压氮气抑制电池包内电池模组热失控实验和电池包内凝露实验,系统地分析了微正压氮气抑制电池包热失控的效果和可行性。实验结果表明:(1)无抑制措施工况下,电池模组在140 s内全部热失控,电池持续燃烧413 s,电池表面最高温度为627.6℃,电池包的绝缘阻值为43.7 MΩ,降低了95%,电池包内相对湿度增加约200%。(2)在微正压氮气抑制工况下,电池模组仅有一个电池防爆阀打开,且开阀时间比无抑制措施迟526 s,电池表面最高温度为148℃,综合判断电池模组没有发生热失控;微正压氮气条件下,电池包内无凝露,并有效抑制了电池包的呼吸效应,降低了电池包内发生绝缘短路等次生灾害的风险。本研究为大容量磷酸铁锂电池包的设计与安全防控技术提供了新的研究思路。