关键词： 磷酸铁锂电池   氧浓度   热失控  

摘要： 针对锂离子电池热失控在储能船舱空间内可能引发的火灾和爆炸问题,采用标称容量为230Ah的方壳磷酸铁锂电池,通过开展密闭空间内不同氧浓度下大容量磷酸铁锂热失控特性研究试验,得到人工点火后电池热失控行为、温度及产气组分随时间的变化规律,分析电池特征参数在不同氧浓度下的差异。结果表明,热失控过程可分为热累积、明火燃烧、热失控及降温三个阶段,舱室初始氧浓度13%下无明火燃烧阶段。电池舱内火焰熄灭的最低氧浓度为14.41%,主要可燃物为H_(2)和C_(2)H_(6)。电池爆炸极限为4%~64.1%,随着舱室初始氧浓度降低,可燃气体爆炸区间缩短,未出现明火工况下爆炸下限最低,电池舱内爆炸危险性更高。

关键词： 磷酸铁锂   废旧正极材料   直接再生   碳热还原工艺   电化学性能  

摘要： 对比传统湿法冶金工艺,磷酸铁锂的直接再生过程具有盈利能力强、步骤简单以及环境友好等优势,有望应用于大规模的锂离子电池回收生产。本研究提出了一种基于氧化焙烧-碳热还原的直接再生工艺,并对还原过程中糖类有机分子的聚合度对再生样品的影响进行了详细探索。结果表明:糖类的聚合度大小不会影响再生过程的相变以及再生材料的缺陷,而不同聚合度的糖类分子对其衍生碳层的缺陷含量以及包覆均匀性有较大影响。由淀粉作为还原剂再生的废旧磷酸铁锂其包覆碳层中引入了丰富的缺陷,且碳层包覆均匀,有利于提高磷酸铁锂颗粒在各个方向上的锂传输速率。以淀粉为还原剂再生的DR-LFP样品作为锂离子电池的正极材料,拥有优异的电化学性能;2.0C下DR-LFP的放电比容量为117.1 mA·h/g,容量经500圈循环后没有出现任何衰减现象。

关键词： 磷酸铁锂电池   油田   储能修井机   应用  

摘要： 修井机械作为油气田开发中的关键组件,传统柴油驱动的模式存在能耗高、噪声大、作业效率低,并释放大量有害气体的问题。而电动修井机使用清洁的电力能源,具有显著的节能效果,降低噪声水平,提高作业效率,且无污染物排放,是清洁生产理念下的新一代修井工具。在电动修井机的发展过程中,出现了多种类型,例如高压电网供电型、低压电动型和油电混合动力型。在实际作业中,低压电网接入方式操作便捷且安全,但其电力支持受到井场配备的变压器容量影响,无法满足理想的修井作业需求。因此,本文讨论了磷酸铁锂电池在油田储能修井机中的应用策略。

关键词： 磷酸铁锂   改性   碳包覆   电化学性能  

摘要： 本研究采用水热法及高温煅烧工艺制备碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4)颗粒;通过结构表征,结果表明制备得到的LiFePO4颗粒形状规整,结构有序;组装纽扣半电池,将充放电电流从0.1C增加至1C,再回到0.1C时,电池容量保持率为99.99%;采用0.1mV/s扫描速率进行循环伏安(CV)测试,氧化还原峰较为对称,反应可逆性较强;电化学阻抗(EIS)表征其欧姆阻抗约为3.81Ω;在0.5C常温条件下循环,循环427周,容量保持率为91.7%。

关键词： 限电   新能源   储能   压缩机   磷酸铁锂电池  

摘要： 新能源的发展是响应国家可持续发展的重要部分,储能是以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分和关键支撑技术。在电网侧,储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、启动、需求响应支撑等多种服务,是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段;在发电侧,储能能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平,支撑分布式电力及微网;在用电侧,储能能够发挥削峰填谷、电能质量治理、后备电源、需求响应等作用。在新型电力系统中,储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易,实现多能协同,是构建能源互联网、推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。本文主要结合工程实例介绍了储能系统研究路线和在实际生产中的运用,为后续类似新能源项目提供一定的经验。

关键词： 硅碳   N/P比   磷酸铁锂   能量密度   循环寿命  

摘要： 硅负极因有着极高的比容量而受到广泛关注,在负极中少量添加即可显著提升负极比容量,但是其巨大的体积膨胀会制约其循环寿命。在全电池中,可以通过改变N/P比来调节负极利用率,控制硅负极的嵌锂深度,从而改变电池比能量和循环性能。制作了1.09、1.06和1.03三种N/P比的聚合物软包电池,测试结果表明随着N/P比的降低,负极中硅总量减少,电池质量减轻,使电池的首次效率和比能量升高,但是在长循环测试时,硅负极嵌脱锂深度进行,体积膨胀加剧,最终导致循环寿命缩短。因此,在磷酸铁锂体系中引入硅负极,并设计合适的N/P比,有望以牺牲循环寿命为代价提升铁锂体系比能量至200 Wh/kg。

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： 锂离子电池   磷酸铁锂   沉淀剂   磷铁渣  

摘要： 采用磷铁渣为铁源和磷源,经过酸浸,补锂后添加NH4·OH、Na_(2)CO_(3)和NaOH沉淀剂,采用水热法制备出形态规则的LiFePO_(4)材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对不同沉淀剂合成的LiFePO_(4)材料的物相及形貌进行了表征,包碳后测试电化学性能。结果表明,不同沉淀剂合成的LiFePO_(4)材料均为橄榄石结构,纯度较高,结晶度较好。当沉淀剂为NH4·OH时,颗粒形貌规则且排列有序并呈现出最好的电化学性能,在1C条件下循环100次后容量分别为135.38 mAh/g,容量保持率达到98.74%。Na_(2)CO_(3)条件下电化学性能次之。沉淀剂中碳酸根在高温下分解,可能会引入额外的缺陷或杂质,而Na+可能进入到磷酸铁锂的晶体结构导致晶格畸变影响材料电化学性能。因此,在本实验条件下,NH4·OH作为沉淀剂表现出了最好的电化学性能。

关键词： 热过载   过充   磷酸铁锂   锂离子电池   热失控   储能  

摘要： 分析磷酸铁锂(LiFePO_(4))锂离子电池在热过载条件下的热失控特性,为电池安全设计提供参考。以280 Ah储能用LiFePO_(4)锂离子电池为实验样品,安装温度传感器监测温度变化,监测氢气和硫化氢的浓度。在0.5 C充电倍率下,对单体电池和电池模组进行持续过充的热失控特性分析。单体电池在450 s时完全进入热失控状态,氢气体积分数在约300 s时开始迅速上升,峰值达到0.072%,而硫化氢在203 s时开始上升,最高为0.056%。电池模组在303 s时完全进入热失控状态,氢气体积分数在192 s时迅速增加,峰值为0.074%,硫化氢在203 s时达到0.058%。气体浓度的变化可作为热失控的早期预警指标。