关键词： KS型酸性矿灯   磷酸铁锂电池   LED矿灯   LED驱动方法  

摘要： 矿灯是矿井下工作所必需的重要设备,其安全性能的好坏紧系着矿下工人的生命安全。我国自主开发研制的以铅酸蓄电池和镉镍蓄电池为电源的系列矿灯产品,在我国煤矿使用的矿灯中占有很大的比重,其中KS型酸性矿灯目前约占在90%以上。但是由于传统矿灯采用蓄电池作为电源需要定期补水维护,若补水控制不当容易造成蓄电池电解液浓度降低,在使用过程中出现红灯现象;若密封不良也容易造成酸碱液泄漏,灼伤矿工;虽然在此基础上开发了免维护的蓄电池矿灯,但是蓄电池部分工艺复杂,且对充电架精度要求高,寿命不长。此类传统矿灯体积较大,质量重,对矿工的负担较大。 随着大容量电池的发展,出现了各种其它类型电池作为电源的矿灯,如镍氢电池和锂电池;镍氢矿灯其自放电率较高,在高温和压力下容易发上爆炸,而锂电池矿灯也存在同样的安全问题,为此国家煤矿安全监察局发布《安标国家矿用产品安全标志中心文件》(矿安标字[2007]3号)明确规定禁止使用钴酸锂等不安全锂电池在矿灯中的使用,本论文提出一种以磷酸铁锂电池作为矿灯电源,以大功率LED灯为光源的新型矿灯的方案,有望解决和弥补现状矿灯中存在的不足。 控制电路和保护电路在本文提出的新型磷酸铁锂电池LED矿灯中起着关键性的作用,因此把矿灯的控制电路和保护电路作为本论文讨论的重点,围绕这个重点,具体研究的内容如下: 1、以矿灯国家标准《矿灯安全性能通用要求》,确定矿灯的整体方案和整体参数以及电路的基本参数。根据确定的参数选择合理的磷酸铁锂电池和LED。 2、对现有锂电池的基本充电方式和LED的驱动方法进行详述和分析对比,根据其理论设计控制和保护电路,并对电路元件的选择做出合理的计算。 3、验证设计控制电路的有效性,对电路的主要参数进行电路实验分析,并对实际电路中的参数进行测量,并做了相关的数据分析,实验的结果基本符合设计的要求。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   微波合成   碳包覆   金属阳离子掺杂  

摘要： 当今能源和环境问题日渐突出,同时随着科技的迅猛发展对电池的性能提出了更高的要求。LiFePO4作为新一代的锂离子电池正极材料,因其结构稳定、来源广泛、价格低廉、安全性能好、对环境无污染、理论容量高等优点而成为目前各国的研究热点。电子电导率低和锂离子扩散速率慢是影响LiFePO4性能的主要因素,本文采取新的碳源和高价金属阳离子掺杂等手段对LiFePO4进行了微波合成与改性,得到了具有优异电化学性能的LiFePO4复合正极材料。利用XRD、SEM和TEM等测试方法对正极材料的相组成和微观形貌进行了分析,组装扣式电池后,采用恒流充放电技术测试其电化学性能。 以柠檬酸为碳源合成的LiFePO4/C正极材料,当添加10wt%柠檬酸时材料的电化学性能最好,在0.1C倍率下首次放电比容量最高,达到141.63mAh·g-1,10次循环后比容量保持在134.33 mAh·g-1,仅损失5.16%;在0.3C和1C倍率下的首次放电比容量分别为116.54mAh·g-1和87.21mAh·g-1,循环性能较好。 以PAM为碳源合成的LiFePO4/C正极材料,当添加5wt%PAM时在0.1C倍率下的首次放电比容量最高,为150.22mAh·g-1,循环10次后放电比容量为104.71mAh·g-1,容量衰减较多。在0.3C和1C倍率下的首次放电比容量分别为95.15mAh·g-1和57.21mAh·g-1,其高倍率放电容量和循环性能都不是很好。以TiO2为金属离子添加物合成了LiFePO4/Ti4+正极材料,当掺杂1%Ti4+时样品的性能最佳,在0.1C倍率下的首次放电比容量为123.08 mAh·g-1,第10次循环的放电比容量为116.63mAh·g-1;在0.3C和1C倍率下的首次放电比容量分别为97.92mAh·g-1和59.38mAh·g-1,循环性能良好。 合成了LiFePO4/(C+Ti4+)复合正极材料,以添加5%柠檬酸和掺杂1%Ti4+的样品的电化学性能最好,在0.1C下的首次放电比容量为138.52 mAh·g-1,循环10次后放电比容量为129.42mAh·g-1;在0.3C和1C倍率下的首次放电比容量分别为114.95mAh·g-1和102.39mAh·g-1,循环性能稳定。

关键词： 锂离子电池   磷酸钒锂   磷酸铁锂   溶胶凝胶   扩散系数  

摘要： 作为聚阴离子型锂离子电池正极材料,单斜结构LiV(PO)及橄榄石型LiFePO因具有结构稳定、循环性能优良及安全性能好等突出优点而日益为人们所关注。但由于两者均存在影响电化学性能的低电导率问题,因此提高电导率已成为研究这两种材料的重点。本文分别采用高温固相氢气还原法、碳热还原法、溶胶凝胶法合成了纯LiV(PO)和LiV(PO)/C复合正极材料,采用溶胶凝胶法合成了FeP/LiFePO/C复合材料。利用XRD、FTIR、SEM、TEM、EDAX、XPS和Raman光谱等技术对产物的微观结构及形貌进行了分析,并采用了恒电流充放电、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等技术测试了材料的电化学性能。重点探讨了合成条件对活性材料的物理性质及电化学性能的影响。 分别以VO和氢气-氩气混合气体作为钒源和还原剂,采用了高温固相氢气还原法在600-900℃的焙烧温度范围内制备了样品。850℃焙烧16 h合成的样品为纯LiV(PO),样品表面光滑,平均粒径约为2μm。在电压范围3.0-4.3 V内,0.1C倍率的可逆容量为107.8 mAh·g,但2C倍率的可逆容量仅为62mAh·g;在电压范围3.0-4.8 V内,0.1C倍率的可逆容量为140.1 mAh·g,而2C倍率的可逆容量仅为84 mAh·g.纯LiV(PO)的低电子电导率可能是造成其较差的大电流充放电性能的主要原因。 分别以乙炔黑、炭黑、活性炭为碳源,通过碳热还原法制备了LiV(PO)/C复合材料。研究发现,在600-900℃焙烧温度范围内,乙炔黑和活性炭具有较强的还原性,利用这两种还原剂可以合成纯LiV(PO)与碳的复合材料,而以碳黑为还原剂,则无法合成纯LiV(PO)与碳的复合材料。由乙炔黑合成的LiV(PO)复合材料的表面粗糙,平均粒径约为700 nm,具有较好的电化学性能。在电压范围3.0-4.3 V内,0.1C倍率的可逆容量为116 mAh·g,2C倍率的可逆容量为86 mAh·g;在电压范围3.0-4.8 V内,0.1C倍率的可逆容量为151mAh·g,2C倍率的可逆容量为105 mAh·g。研究发现,与纯LiV(PO)相比,包覆于LiV(PO)表面的碳能提高复合材料的电导率,同时抑制了LiV(PO)颗粒的聚集长大,进而改善了活性材料的电化学性能。 采用以柠檬酸为络合剂和碳源,VO粉末、HO为主要原料的溶胶凝胶法合成了碳包覆LiV(PO)。柠檬酸为络合剂,可以使各原料在分子水平上均匀混合,并且柠檬酸络合物在高温裂解时原位生成的碳,可均匀分布于反应混合物中,有利于反应进行,同时抑制晶体聚集长大。HO溶解VO形成溶液,而不必花费较长的时间制备VO凝胶,缩短合成材料的时间,同时HO可与柠檬酸协同将高价钒还原为+4价.由+4价V还原为+3价V生成LiV(PO),反应所需的温度下降,反应时间缩短。800℃焙烧溶胶凝胶法合成的干凝胶,合成碳包覆的LiV(PO)。样品的平均粒径约为400 nm,包覆于LiV(PO)表面的碳层粗糙多孔,有利于提高复合材料的电子电导率,从而提高其电化学性能。复合材料的电子电导率随焙烧温度升高而增加,800℃焙烧8 h合成的样品具有较高的电子电导率并具有最优的电化学性能.在电压范围3.0-4.3 V内,0.1C倍率下,25和55℃时样品的可逆容量分别为128.1和130 mAh·g;2C倍率下的相应容量分别为108.9和113.3 mAh·g。在电压3.0-4.8 V内,0.1C倍率的可逆容量为177 mAh·g。碳包覆样品的电化学性能均优于由高温固相氢气还原法及碳热还原法合成的样品,主要原因可能是由溶胶凝胶法合成样品具有比较高的电子电导率、较小的粒径而造成的。 初步探讨了不同合成方法对材料LiV(PO)和LiV(PO)/C的动力学性质影响。采用线性极化、电化学阻抗谱和恒电位间歇滴定技术(PITT)分别测定了不同方法合成材料的交换电流密度、法拉第电阻(R)值和锂离子扩散系数。发现采用氢气还原法、碳热还原法、溶胶凝胶法制备的样品的交换电流密度和扩散系数的值依次增加,R值则依次减小。动力学测试结果与电化学性能测试结果变化趋势一致。 以柠檬酸、硝酸铁、醋酸锂、磷酸二氢铵为原料,采用溶胶凝胶法在较低温度(650℃)的条件下合成了具有优异电化学性能的FeP/LiFePO/C复合材料。650℃焙烧8 h合成的FeP/LiFePO/C样品在25℃和0.1C倍率条件下的可逆容量高达158 mAh·g,30个循环后,容量的保持率为95.3%;1C倍率的可逆容量为125 mAh·g,30个循环后的容量保持率为92.2%。在55℃,0.1C倍率的可逆容量为162 mAh·g,为理论容量的95%,30个循环后的容量保持率为96.4%;1C倍率的可逆容量为140 mAh·g,30

关键词： 磷酸铁锂电池   SOC算法   电池管理系统   电动汽车  

摘要： 现代社会能源危机使人们认识到传统内燃机需要利用新的能源。汽车的能源消耗占各主要工业国家能源消耗的24%,这促使汽车生产大国政府加紧开发电池在汽车中的应用。电动汽车电池管理系统(BMS)对电动汽车越来越重要,我国在这方面的研究还刚刚起步,在美国德国等汽车工业发达的国家研制工作也不完善。 本文结合长安“奔奔”电动汽车项目的实际应用,设计了一种电动汽车电池管理系统,本论文通过理论推导,Saber仿真实验和放电实验,验证系统的可行性。其主要研究内容如下: ①对现有的各种动力能源电池,电动车能源管理系统进行了较详细地分析比较,对比了各种系统的优劣。同时,对本论文所涉及的磷酸铁锂电池,进行了详细的放电特性分析和研究。 ②针对磷酸铁锂电池特有的充放电特性,分析了现有动力蓄电池的SOC(电池荷电状态)各种预测算法的特点,认为传统SOC预测方法在磷酸铁锂电池上是不完全适用的;利用神经网络和Peukert方程法对磷酸铁锂电池SOC预测进行了分析研究,针对磷酸铁锂电池特有的充放电规律,对传统SOC预测算法作了改进,弥补了已有算法对温度影响考虑不足的问题;③依据电动车项目的总体设计目标,基本完成了硬件和软件的设计。硬件部分对差分电压采集电路,热敏电阻线性化温度测量电路,A/D采样电路,滤波电路,CAN通信电路以及电源模块进行了设计,较好的解决了诸如如何实现高共模电压电池组电压测量等问题。软件部分完成了系统整体的软件设计, CAN总线通信的信息接收和发送,以及与整车管理系统通讯的通信规约等。 本文主要解决了目前难于低成本实现串联电池组高共模电压测量的问题,对传统安时计量法作了改进,考虑了温度对电池放电特性影响,弥补了传统算法的不足。

关键词： 磷酸铁锂   动力电池   聚合物   锂离子电池   钴酸锂材料   正极材料   SONY   电池行业  

摘要： 锂离子电池正极材料 自从90年代SONY率先推出锂离子电池以来，锂离子电池行业迅猛发展，尤其是其正极材料的技术不断取得突破，已经从钴酸锂材料一枝独秀，发展成钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂材料齐头并进的态势。这些材料根据其各自的特点，适用于不同的领域。

关键词： 磷酸铁锂   改性   正极材料  

摘要： 介绍了磷酸铁锂的结构和电化学性能,重点阐述了具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料改性的研究进展.

关键词： 贸易商   企业   商人   企业管理   人士   安泰科   中间产品   磷酸铁锂   原料供应   欧美市场   钴矿   氧化锂钴   钴酸锂   刚果   钴盐  

摘要： 应北京广大业内人士要求,由北大先行科技产业有限公司牵头,安泰科联系的北京地区第四次钴行业业内人士小型茶话会。

关键词： 磷酸铁锂   金属氧化物   离子掺杂   电化学性能  

摘要： 采用氧化物前驱体对磷酸铁锂(LiFePO4)进行少量金属离子掺杂,用X射线衍射、电子扫描显微镜、循环伏安法和恒电流充放电对掺杂的LiFePO4进行了研究。结果表明,少量的掺杂离子在很大程度上提高了LiFePO4的电化学性能,特别是大电流放电性能中1.0%(摩尔分数)的Nb5+掺杂LiFePO4的1C放电比容量约130mAh/g。掺杂后的电化学性能与掺杂离子的半径、价态密切相关,半径合适、价态高的离子对提高LiFePO4的电化学性能有利。

关键词： 无机非金属材料   锂离子电池   综述   磷酸铁锂   正极材料  

摘要： 锂离子电池正极材料正在向着高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展,LiFePO4正极材料以其结构稳定、成本低、无污染等优点成为21世纪研究重点。综述了LiFePO4的研究进展。系统地阐述了其晶体结构特征及性能,以及合成方法、掺杂导电材料和控制晶体生长制备纳米粉体等对材料性能的影响。提出了下一步可能的研究方向。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   固相合成   碳包覆   离子掺杂   电化学性能  

摘要： 随着各种便携式电子产品日益普及，电池作为一种携带方便的电源设备日益受到关注。LiFePO4作为新一代锂离子电池正极材料，其理论比容量为170mAh·g-1，电压平台为3.4V（相对于Li/Li+），具有价格低廉，环保，热稳定好，安全性高，循环性能优越等优点，被认为是锂离子电池理想的正极材料。\n 本文以LiFePO4为研究对象，以提高其电化学性能为主要目的，采用固相法分别合成LiFePO4，LiFePO4/C，Li1-x+δTixFe1-yMnyPO4/C等材料。主要利用XRD，SEM，CV，EIS，电池充放电等测试手段研究了合成工艺条件，碳包覆，体相金属离子掺杂，粒径控制等对LiFePO4材料性能的影响。在此基础上对LiFePO4/C材料的扩散系数和电荷转移电阻等动力学过程参数进行了研究。\n 研究表明，合成温度对产物的形貌、结晶度均有影响，最佳合成温度为650℃。通过不同掺碳量对LiFePO4/C材料的放电性能及振实密度影响的研究，最优化的碳含量应控制在3-5 wt.%。\n 利用改进的三段高温煅烧固相法合成LiFePO4/C材料，相对于两步高温煅烧固相法合成的相同含碳量的材料（共加入6wt.%葡萄糖），三步煅烧法合成材料的振实密度较高，达到了，1.35g·cm-3；0.2C首次放电比容量达到135.8mAh·g-1，0.2C循环20次容量保持99.4%；5C放电比容量达到129.8mAh·g-1，5C循环20次，容量仍保持99.4%，即每个循环损失容量约0.03%。\n LiFePO4/C材料进行体相掺杂并制备相应的Li1-x+δTixFe1-yMnyPO4/C复合材料。XR.D分析结果显示，掺杂后的样品属于单一的橄榄石型晶体结构，没有明显的杂质峰，少量的Ti和Mn离子进入晶格，晶型完整、单一，掺杂不会改变LiFePO4的晶型结构。Ti、Mn的掺杂达到比较好的效果。\n 有效控制LiFePO4的粒子尺寸是改善LiFePO4中Li+的扩散能力的关键。利用机械球磨12h和气流粉碎方式均能得到粒径均匀的LiFePO4材料，并具有良好的倍率放电性能和循环性能。