关键词： 磷酸铁锂电池   充放电测试   均衡保护   特性建模  

摘要： 随着环境污染和能源消耗的不断加剧,新能源应用正日益受到人们的重视。在新能源领域有巨大应用前景的动力电池也成为关注的焦点。然而动力电池种类繁多且存在各种缺点,现有的测试方法并不能准确测量出动力电池的内特性。本文对各种动力电池进行分析比较,最后选择磷酸铁锂电池为研究对象,设计了一个较为完善的动力电池测试系统。 为设计测试系统,首先对锂离子电池的充放电原理和性能参数进行了分析,同时比较了主要的充电策略,选择使用分段充电法,结合恒定电流充电、恒定电压充电与涓流充电策略,分时分段对电池采用不同的充电策略。电池放电过程采用恒流放电结合脉冲放电的方法,进行各种参数测试。 由于电池组的各单体之间在充放电过程中存在不一致性,必须采用均衡保护电路。本文所采用的电路基于专用芯片,易于级联。通过限制锂离子电池的上限电压和下限电压以及最大电流实现电池组的均衡工作。 采用上述装置对电池单体和电池组进行了充放电实验和混合脉冲功率特性实验(HPPC),得出电池的充放电特性曲线,以及各特性参数,建立电池组的等效电路模型。通过该模型和实验数据,拟合出电池组端电压与电池组荷电状态S0C之间的函数关系,可以通过该函数判断电池剩余容量,进而得出电池组的内特性参数。实验结果与拟合曲线基本重合,验证了本方法的正确性。

关键词： 氢燃料电池   浙江新安化工   纳米科技   高新材料   迈图   霍尼韦尔   纳米技术   磷酸铁锂电池   燃料电池催化剂   生物技术产业   复合正极材料   钴催化剂  

摘要： "磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料及其中试生产技术"通过鉴定5月15日,中科院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池技术研究团队完成的"磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料及其中试生产技术"项目通过成果鉴定。本成果采用石墨烯复合磷酸铁锂技术,突破了国外磷酸铁锂技术壁垒,形成了自主知识产权技术。使用该技术研制的产品经信息产业部化学物理电源产品质量监督检验中心检测,所制成的磷酸铁锂电池经IQ实验室检测,性能符合相关

关键词： 产业链   资源   中华人民共和国   核心环节   蓝宝石衬底材料   讨袁之役   二次革命   企业管理   企业   《经理人》   定价权   磷酸铁锂电池   液晶面板   成本优势  

摘要： '中国制造'转身'中国自主'自金融危机爆发至今,大多数身处非垄断资源行业的中国企业,恐怕只能用举步维艰和踉踉跄跄来形容,通货膨胀更是让许多制造企业的利润急转直下,根据汇丰银行提供的中国制造业指数,持续上涨的成本压力吃掉了一大部分

关键词： LiFePO4/C复合材料   FePO4·2H2O   氧化共沉淀法   草酸   柠檬酸  

摘要： 橄榄石型LiFePO4是近年来发展起来的锂离子电池正极材料,并以其价格低廉、热稳定性高和安全性能好的优点,成为一种理想的正极材料。但LiFePO4具有电导率低、锂离子迁移率低等缺点,且人工制备LiFePO4材料的纯度难以保证,振实密度不高,导致体积能量密度低而影响其实用化。目前提高LiFePO4电化学性能主要有三种途径：采用新的合成工艺得到颗粒形貌规则且具有一定颗粒基配比的高纯LiFePO4;对LiFePO4颗粒进行碳表面包覆或其他金属的掺杂,提高材料的电子电导率；掺杂其他金属离子取代Li+从本质上提高材料的导电性。 本论文首先用廉价的原料以氧化共沉淀法自合成FePO4·2H2O前躯体,采用XRD、SEM、TG-DTA和激光粒度分析等表征方法,研究了体系pH值、溶液Fe2+浓度以及表面活性剂的添加对粉体纯度、形貌、颗粒尺寸和分散性的影响。研究表明,溶液浓度较小时,更有利于生成微观形貌和分散性良好的粉体。pH值在3.50左右所合成的粉体为高纯FePO4·2H2O。当Fe2+浓度为2.0M/L,pH=3.50时,所得粉体颗粒为类球形,平均粒径约为150 nm。 利用一种全新的工艺方法,在分子级别上合成LiFePO4/C复合材料的前驱体,并在650℃下煅烧制备出单一相的LiFePO4/C复合材料。通过XRTX SEM、TG-DTA和激光粒度分析等表征方法表明,调整草酸(OA)与柠檬酸(CA)的用量摩尔比可以调控产物颗粒的形貌和尺寸。实验结果表明,OA:CA=1:1.33,1:0.67时,粉体颗粒形貌较规则,粒度分布具有一定基配比。对其进行振实密度测量和电化学性能测试。振实密度分别为0.81g/cm3和1.01g/cm3。当OA:CA=1:1.33时,O.1C倍率下首次充电比容量达149.8mAh/g,且倍率性能佳。当OA:CA=1:0.67时,O.1C倍率下首次充电比容量达159.3mAh/g,但倍率增加时,充放电比容量下降较快。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   高温循环   低温   碳含量   Ni掺杂  

摘要： 随着电动汽车热潮的到来,锂离子电池正极材料的研究引起广泛关注。其中,LiFePO4正极材料以其优异的循环性能和安全性能而备受青睐,目前被认为是最有前途的动力锂离子电池正极材料。由于汽车的工作环境温度变化较大,故对正极材料的高、低温性能要求较高。本文针对电动汽车用锂离子电池工作环境的特点,分析了材料的高、低温性能特点,并采用新型碳源改善低温性能,采用新型碳源、增加碳含量和Ni掺杂改善其低温、高温性能。研究内容可分为三部分： 1.采用两步固相反应法,以聚丙烯为碳源合成了LiFePO4/C正极材料。发现制得的碳含量为1.01%的LiFePO4/C颗粒的结晶度较高,形貌良好,但碳包覆很不完整。-20℃环境下0.1 C和1 C倍率容量为79.4mAh/g、36.8 mAh/g,放电电压显著降低,且平台逐渐消失。60℃、200次1 C倍率循环后容量保持率为81.7%。 2.以聚苯乙烯(PS)球为碳源合成碳完全包覆的LiFePO4/C正极材料,并探讨了不同碳含量对低温性能和高温循环性能的影响。聚苯乙烯纳米球呈单分散,流动性好,在球磨过程中可以与锂源、铁源和磷源化合物粉末充分混合,干燥后均匀分布在前驱体颗粒表面。在300-400℃预烧过程中聚苯乙烯球体发生流变和部分裂解,使前驱体颗粒表面均匀包覆一层聚苯乙烯和非晶碳的混合物膜,在煅烧过程中可以抑制前驱体的团聚和磷酸亚铁锂颗粒的长大。以PS球为碳源时,LiFePO4/C颗粒的形貌受碳含量影响较大,碳包覆量为1.37Wt.%时,颗粒尺寸不均匀,形状不规则;随着碳含量增加至3.01Wt.%和3.68Wt.%,颗粒呈类球形,尺寸均匀,且碳包覆非常完整。在-20℃下碳含量为3.01%时材料综合性能最佳,0.1 C、1 C放电容量分别为147.4 mAh/g和78.1 mAh/g,1 C循环100次后容量保持率达99.9%。 3.分析了PS球为碳源LiFePO4/C系列材料的高温(60℃)循环性能,结果表明的高温循环稳定性对碳含量十分敏感,即通过适当增加碳包覆量可以有效改善材料的高温性能。采用以葡萄糖为碳源,合成Ni掺杂的LiFePO4/C改性正极材料,并探讨了不同碳含量和Ni掺入量对材料高温循环性能的影响。以葡萄糖为碳源,碳含量对LiFePO4/C高温循环性能变化的影响与PS球为碳源时一致。Ni掺入对LiFePO4/C的高温循环稳定性有一定的改善作用,但不如碳含量明显。

关键词： 电动汽车   智能充电   磷酸铁锂电池   IGBT  

摘要： 当今世界面临着的能源危机和环境污染两大难题都与汽车的使用相关,要保持汽车行业的可持续发展,发展零排放的电动汽车势在必行。磷酸铁锂电池由于其安全、环保、性能稳定及经济的优点越来越多的应用于电动汽车动力系统中,但磷酸铁锂电池的智能、安全充电是电动汽车能够推广应用的前提,因此本文对磷酸铁锂电池智能充电系统进行了研究,其主要研究内容和创新点如下： 本文首先进行了智能充电系统总体方案设计,确定了充电系统的设计参数、全桥变换电路的功率模型及PWM开关状态控制电路,在分析了常用充电方法的基础上根据磷酸铁锂电池的相关特性提出了四阶段智能充电法； 其次进行了硬件设计,包括抑制电磁干扰的滤波电路、IGBT驱动电路、高频变压器、输入输出滤波电路、单片机控制回路、辅助电源及智能逻辑判断电路的设计,软件上为设计的四阶段智能充电法编制了相应的程序,并进行了软件调试与测试； 最后对开发的磷酸铁锂电池智能充电系统进行了充电实验,结果表明：所设计的智能充电系统硬件部分能正常工作,充电过程可按所设计的四阶段智能充电法预定流程自动进行,为后续对磷酸铁锂电池智能充电系统研制提供了参考。

关键词： 纯电动客车   中华人民共和国   中大集团   甚低温   超低温   磷酸铁锂  

摘要： 2月19日,中大集团在黑龙江省牡丹江市召开新闻发布会,其精心研制的磷酸铁锂纯电动客车在黑龙江省穆棱市零下20～40摄氏度的超低温状态下试验运行近10天,(实际气温达到零下28度)。每天安全

关键词： 锂离子电池   正极材料   一步固相法   掺杂改性  

摘要： 在锂离子电池技术中,磷酸铁锂与其它正极材料相比,具有合成原料价格低廉、无污染、循环性能优良等特点,是一种有着非常良好发展前景的锂离子电池正极材料。因其本身的电子导电率低和离子扩散系数低,所以提高其电导率和锂离子扩散系数是商业化的关键。本文采用一步固相法制备LiFePO/C正极复合材料,对上述问题进行有效的探索分析。通过XRD、SEM等手段对制备的正极材料进行结构、形貌和物理定性分析研究,并结合恒流充放电等测试手段分析LiFePO/C正极复合材料的电化学性能。研究了焙烧温度和焙烧时间对合成产物的结构和电化学性能的影响。合成温度是影响磷酸铁锂结构和性能的关键因素,当合成温度为700℃保温10h时,试样中的微晶结构完整、晶粒尺寸适中、结晶度高;试样的粒度分布均匀;试样具有最佳的电化学性能,首次放电比容量达到142.6mAh/g,充放电效率为97.8%,同时具有最优的倍率性能和循环性能。在确定了一步固相法最佳工艺参数的基础之上,通过体相掺杂少量的钒金属化合物(偏钒酸铵)进行改性,以进一步提高其电化学性能。结果表明,在Li1-xVxFePO/C(x=0.01,0.03,0.05)正极复合材料中,当x=0.03时掺杂效果最佳,在0.1C充放电条件下,首次放电比容量达到154.8mAh/g;说明钒掺杂对该正极材料的结构稳定性和电荷传输速率有一定的提高作用。

关键词： 液相法   纳米LiFePO4/C   高倍率   DMSO  

摘要： 随着电动自行车和新能源汽车产业发展步伐的不断加快,储能科技迅速受到越来越多人的关注,绿色能源产业对锂离子电池的要求和关注度已达到了历史最高点。锂离子电池已成为目前最被看好的动力电源。其中,正极材料对锂离子电池的性能起到了关键的作用。橄榄石结构的磷酸铁锂因其价格低廉,无毒,较高的理论比容量,优异的热稳定性和平稳的放点平台等优点,成为极具潜力的锂离子电池正极材料,成为近年来开发研究的热点。 本论文首先综述了锂离子电池的一些基本特点和工作原理等,通过分析目前磷酸铁锂的合成过程中存在的一些问题,提出了一种在常压和低温的液相环境下直接快速合成粒径小而均匀的并具有橄榄石结构的磷酸铁锂的新方法。以二甲亚砜/水溶液作为反应介质,在常压和较低温度的条件下,经过很短的反应时间即可直接制得粒径小且分布均匀的单一相橄榄石结构的磷酸铁锂。将液相直接的得到的磷酸铁锂混合少量的葡萄糖在高温下短时间烧结,可以得到电化学性能优异的LiFePO/C。本文利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(IR)、电性能测试等对样品的表观形貌、粒径大小和晶体结构、电化学性能等进行了表征,通过对不同反应物浓度,反应时间,溶剂二甲基亚砜与水的比值,烧结时间,烧结温度条件下合成出的样品进行对比,得出了制备LiFePO/C材料的最优化条件。并将液相法直接制得的LiFePO和最优化条件下制得的LiFePO/C进行对比和分析,说明一定量的碳包覆和短时间的热处理对于磷酸铁锂电化学性能的提高是非常重要的。

关键词： 锂离子电池   正极材料   LiFePO4/C   碳热还原法   溶胶凝胶法  

摘要： 橄榄石型LiFePO正极材料因为其高理论比容量,低廉的成本和优良的环保性能等优势,而被认为是动力锂离子电池正极材料的首选。但由于LiFePO晶体结构的固有限制导致其电子导电率和锂离子扩散速度低,特别是大电流倍率放电性能不甚理想。针对其缺点研究者们尝试通过减小颗粒尺寸、碳包覆、金属掺杂等方法来改善其电化学性能,并取得了一定进展。本研究以寻求商业化应用的磷酸铁锂为目的,采用低成本的三价铁为铁源,通过机械球磨—高温固相法及溶胶凝胶法成功合成了LiFePO正极材料,并进一步采取碳包覆以及掺杂金属离子等手段对材料进行改性研究,具有潜在的产业化应用前景。利用TG-DTA、XRD、SEM、TEM、EDS、CV、EIS等分析手段对材料进行表征,并在不同条件下测试了材料的电化学性能。研究结果表明,机械球磨—高温固相法中700℃烧结的材料结晶最为完整,具有良好的电化学性能。采用碳包覆方法制备的材料残留碳均匀包覆在材料颗粒周围有效控制LiFePO颗粒的大小,减小电极的反应电阻,提高材料的电化学性能。其中以葡萄糖为碳源的包覆效果最好,样品颗粒呈球形,表面光滑,分散性好,颗粒表面包覆有2nm厚的石墨碳层,颗粒之间有碳纤维连接。0.1C电流放电其比容量高达162.1 mAh/g接近理论比容量170 mAh/g。但是随着充放电电流的增大其容量衰减较快,1C首周放电容量下降到118.2mAh/g。为了进一步改善高倍率下材料性能,本研究对材料进行了 Na、Al、Ce三种金属掺杂改性研究。XRD结果显示金属离子的掺杂改变了晶体的晶胞参数及晶胞体积,一定程度上提高了材料的电化学性能。其中LiCe0.01Fe0.98PO的电化学性能最佳,在0.1C倍率充放电时首周放电容量达到167.3 mAh/g,接近理论容量,在1C倍率充放电时首周容量达到138.2 mAh/g,在30周循环之后仍然有122.7 mAh/g,仅衰减了 12%。通过循环伏安曲线分析Ce掺杂后LiFePO的极化现象减少,有很好的可逆性;EIS研究表明Ce掺杂后电极的反应电阻较其他掺杂明显减小,说明Ce掺杂能有效提高LiFePO导电性。通过溶胶凝胶法制备的材料表明液相溶胶凝胶法在650℃制得的材料有较好的形貌及电化学性能。柠檬酸和乙醇酸两种不同碳源添加剂对材料的微观形貌、电化学性能有较大影响,其中柠檬酸为碳源得到的LiFePO/C呈球状颗粒,尺寸呈亚微米级均匀分布。进一步研究柠檬酸添加量对材料的影响发现,当柠檬酸和硝酸铁为0.75:1时得到的材料性能最好,在0.1C下首周放电容量达到149.5 mAh/g。