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： 电池产业   持续增长   材料类型   磷酸铁锂电池   动力电池   市场份额   加快提升  

摘要： 2024年全年,我国动力和其他电池产业持续增长,产量和销量均达到1000GWh;出口保持增长,其中储能市场增速明显;材料类型结构发生变化,磷酸铁锂电池占比加快提升,市场份额稳超七成。

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： 放电倍率   温度   容量   开路电压   磷酸铁锂   锂离子蓄电池   荷电状态  

摘要： 以105 A·h方形铝壳磷酸铁锂(简称LFP)电池单体为对象,研究了磷酸铁锂电池单体在不同荷电状态(简称So C)下温度对开路电压(简称OCV)的影响系数,温度对LFP电池单体放电容量的影响,放电倍率对放电容量的影响,以及温度和荷电状态对高倍率长脉冲放电测试性能的影响。SoC在30%以下,温度对OCV的影响系数为负值,而SoC在30%以上,温度对OCV影响不显著。随着温度的降低,LFP电池单体的放电容量逐渐降低。随着放电倍率的增加,放电容量逐渐降低。当温度低于0℃以下时,LFP电池单体的高倍率放电性能明显降低,且在相同SoC下,温度对低温高倍率放电影响不再呈线性规律。

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。

关键词： 磷酸铁锂电池   正极材料   循环再造   掺杂TiO_(2)   电化学性能  

摘要： 文章以某品牌公司提供的磷酸铁锂废粉开展全流程循环再造,并通过掺杂TiO_(2)改善其电化学性能。结果表明,经过循环再造得到了峰型尖锐、完整橄榄石结构的LFP材料,掺杂TiO_(2)提高了磷酸铁锂的电化学性能,掺杂TiO_(2)为1%时样品在0.1C、1C时比容量分别为154.59mAh/g和146.64mAh/g;1C循环充放电400次,容量保持率为91.4%,倍率性能和循环性能进一步表明改善了LFP的电子导电性、降低了材料的内部阻抗、稳定了材料结构和提高了LFP的倍率性能,同时也说明低成本、高附加值和全组分回收的绿色循环再造工艺是可行的。

关键词： Li_(2)Ni_(1-x)Cu_(x)O_(2)   Cathode prelithiation additive   LiFePO_(4)battery   Cycle life   Grid energy storage  

摘要： Lithium nickel oxide(Li_(2)NiO_(2)),as a sacrificial cathode prelithiation additive,has been used to compensate for the lithium loss for improving the lifespan of lithium-ion batteries(LIBs).However,high-cost Li_(2)NiO_(2)suffers from inferior delithiation kinetics during the first ***,we investigated the effects of the cost-effective copper substituted Li_(2)Ni_(1-x)Cu_(x)O_(2)(x=0,0.2,0.3,0.5,0.7)synthesized by a high-temperature solid-phase method on the structure,morphology,electrochemical performance of graphite‖LiFePO_(4)*** X-ray diffraction(XRD)refinement result demonstrated that Cu substitution strategy could be favorable for eliminating the NiO_(x)impurity phase and weakening Li-O *** on density of states(DOS)indicates that Cu substitution is good for enhancing the electronic conductivity,as well as reducing the delithi-ation voltage polarization confirmed by electrochemical ***,the optimal Li_(2)Ni_(0.7)Cu_(0.3)O_(2)delivered a high delithiation capacity of 437 mAh·g^(-1),around 8%above that of the pristine Li_(2)NiO_(2).Furthermore,a graphite‖LiFePO_(4)pouch cell with a nominal capacity of 3000 mAh demonstrated a notably improved reversible capacity,energy density and cycle life through introducing 2 wt%Li_(2)Ni_(0.7)Cu_(0.3)O_(2)additive,delivering a 6.2 mAh·g^(-1)higher initial discharge capacity and achieving around 5%improvement in capacity retentnion at 0.5P over 1000 ***,the post-mortem analyses testified that the Li_(2)Ni_(0.7)Cu_(0.3)O_(2)additive could suppress solid electrolyte interphase(SEI)decomposition and homogenize the Li distribution,which benefits to stabilizing interface between graphite and electrolyte,and alleviating dendritic Li *** conclusion,the Li_(2)Ni_(0.7)Cu_(0.3)O_(2)additive may offer advantages such as lower cost,lower delithiation voltage and higher prelithiation capacity compared with Li_(2)NiO_(2),making it a promising candidate of cathode prelithi