关键词： 高倍率磷酸铁锂电池   荷电状态   扩展卡尔曼滤波算法   二阶等效电路模型  

摘要： 高倍率磷酸铁锂电池在充放电过程中,大电流引发的内部温度升高及化学反应速率加剧,导致其荷电状态(state of charge,SOC)的精确估算较为困难。本文在高倍率工况下,基于Matlab/Simulink平台构建二阶等效电路模型,并结合扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)算法,对磷酸铁锂电池动态SOC进行估算。结果表明:EKF算法能够准确估算高倍率磷酸铁锂电池的动态SOC,将误差控制在5%以内。本文选用的EKF算法在高倍率磷酸铁锂电池动态SOC估算中具有良好的有效性和可靠性,可为SOC估算方法的优化提供理论依据与技术支撑。

关键词： 磷酸铁锂   锂   盐酸-双氧水体系   浸出  

摘要： 随着新能源汽车产业的持续快速发展,大批磷酸铁锂(LFP)动力电池将陆续进入退役期。近年来,因废旧LFP电池回收经济性差,开展低成本回收已成为研究热点。文章以盐酸为浸出剂,双氧水为氧化剂,在固液反应中浸出废旧LFP电池正极材料中的锂,系统研究了盐酸-双氧水浸出体系中盐酸浓度、浸出温度、浸出时间、固液比和双氧水用量对锂浸出效果的影响,并对正极材料和浸出渣进行表征。结果表明,在盐酸浓度1.5 mol/L、浸出温度30℃、固液比50g/L和双氧水用量5vol%的条件下,浸出60min,所得锂浸出率为98.69%,浸出效果稳定。结合XRD表征可得,在此优化条件下,LFP转变为磷酸铁,促进锂的浸出。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   工艺流程   设备  

摘要： 当前锂离子电池的市场规模快速扩大,对正极材料的需求激增,其中磷酸铁锂(LFP)被认为是当前最具性价比的正极材料。本文介绍了一种规模化生产LFP的固相烧结方法,重点阐述了工艺流程及所需设备,并对一些工艺细节进行了解释。此外,还对比了实验室制备与规模化生产之间的差异。本文旨在加深科研人员对锂离子电池产业化发展现状的了解,并为相关科学研究提供帮助和启发。

关键词： 磷酸铁锂(LiFePO_(4))   老化   固体电解质相界面(SEI)膜   活性锂   不可逆损失   锂离子电池   循环失效  

摘要： 锂离子电池的循环寿命会随温度的升高而缩短。研究磷酸铁锂(LiFePO_(4))/石墨软包装电池在45℃下的老化机理,对比常温(25℃)和45℃下的容量变化,发现健康状态(SOH)衰减至85%时,45℃循环寿命仅为常温的1/3。拆解不同SOH的电池,发现在循环后负极材料会出现膨胀,固体电解质相界面(SEI)膜增厚并在表面发生锂盐的沉积。单片半电池的测试表明:常温容量衰减的主要原因是活性锂的不可逆损失;高温容量衰减的主要原因还有正极材料结构的衰退。

关键词： 磷酸铁锂废水   沉淀法   膜分离结晶法  

摘要： 磷酸铁锂电池作为新能源汽车动力电池的主流工艺,在生产过程中会排放大量高浓度氨氮、高固体悬浮物、高盐及腐蚀性强的废水,进而制约新能源汽车产业绿色低碳发展。当前业界的主流处理工艺有沉淀法、膜分离结晶法及组合工艺。本文从实验研究和工程应用角度,结合运行成本、电耗、药耗等参数分析发现沉淀法多应用于生产废水占比少的厂区综合废水处理,具有电耗少、沉淀剂使用量大的特点;膜分离结晶法多应用于生产废水处理,具有电耗大、浓缩药剂使用量大、出水水质标准高等特点。

关键词： 废旧磷酸铁锂电池   全组分   热解   氧化抑制   选择性提锂  

摘要： 针对废旧磷酸铁锂电池回收过程中热处理阶段易引发材料氧化、影响后续提锂效率的问题,提出了基于全组分热解的回收工艺,在有效去除有机组分的同时,显著抑制了磷酸铁锂矿相的氧化反应。在N_(2)气氛中,于400℃和45 min的条件下进行热解,磷酸铁锂矿相得以保持稳定,锂的浸出率高达99.03%。通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱(GC)分析,揭示了热解过程中电解液挥发、分解以及隔膜和黏结剂热解的动态变化。进一步研究低氧环境对多组分热解的影响,发现磷酸铁锂电池全组分热解在抑制磷酸铁锂氧化方面的显著效果,其氧化率仅为10.12%,较单独正极片热解降低了86.58%。全组分热解工艺有望为磷酸铁锂电池的绿色回收和高效提锂提供创新性的技术途径。

关键词： 磷酸铁锂电池   储能预制舱   数值模拟   热失控   烟气流动   温度变化  

摘要： 随着电化学储能的大规模应用,储能预制舱安全问题日益突出。对储能预制舱内不同热失控位置下的储能预制舱火灾差异进行研究,可以帮助设计更有效的监测和灭火系统,提升储能预制舱安全性能。因此,模拟研究不同热失控位置下储能预制舱火灾烟气扩散及温度变化规律具有重要意义。文中基于直接数值模拟和大涡模拟方法,依据实际储能预制舱尺寸构建磷酸铁锂储能预制舱的数值模型,引入更符合火情发展的t2模型,通过模拟不同热失控位置的火灾情境,研究储能预制舱内烟气扩散和温度变化规律。仿真结果表明,热失控的位置不同,烟气具有不同的动态行为,热失控位置越靠近底层,烟气运动越快,充满储能预制舱时间越短。当热失控位置靠近舱顶,在高度1.85 m以上的区域温度较高,并伴随显著的温度波动时,储能预制舱水平方向上的温度差显著增大。文中进一步分析额定容量为1.2 MW·h的标准储能预制舱的灭火系统设计方案,发现全氟己酮灭火系统在喷淋强度为20 L/(min·m^(2))、喷淋角度为120°、全氟己酮灭火剂粒径大小为50μm时,能有效控制火灾,减少火灾造成的损害。文中的研究成果可为储能预制舱内监测预警装置分布式布署策略及消防安全设计提供理论指导。

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～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2365kgf。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： 磷酸铁锂   资源回收   碳网络   光芬顿   活性艳蓝x-br  

摘要： 将废旧磷酸铁锂(LiFePO4，LFP)电池转化为光Fenton催化剂是一种有效提高低附加值电池回收利用经济效益的方法。在本研究中，将LFP正极材料完全利用，制备以碳网络为骨架，通过草酸水热煅烧合成磷酸铁盐-草酸铁盐-碳复合材料（FPC-C），并同时回收了97%以上的Li和Al。合成的FPC-C具有良好的光Fenton催化性能和稳定性，15 min内活性艳蓝x-br去除率达到97%，连续5次循环后去除率仍保持在80%以上，且对一般的有机污染物都有极好的降解效果（均> 90%）。研究表明，FPC-C材料疏松多孔，相比于未改性材料对污染物的吸附率从6%提升至27%。碳网络框架为反应体系提供了极强的电子转移能力，促进铁离子循环，加快了芬顿反应速率。草酸盐提高材料的光吸收能力，加强光催化反应效果。本研究为废旧LFP电池的资源化利用提供了一种可行的策略。

关键词： 磷酸铁锂   电池模组   洛伦兹图   健康状态  

摘要： 健康状态(stage of health,SOH)评估是电池系统的关键技术之一,其精度关系到电池系统能否安全运行。为此提出一种基于洛伦兹图(Lorenz plot,LP)的锂离子电池模组SOH快速评估方法,通过提取一定荷电状态(state of charge,SOC)区间的模组内不同电芯电压的最大洛伦兹半径(maximum Lorenz radius,MLR)作为该模组SOH的健康因子。研究结果表明,随着电池模组的老化,在放电曲线的低SOC范围内,模组的MLR值逐渐增大。当SOC区间为20%~30%时,MLR-SOH关系式呈线性负相关,拟合优度大于0.98。无论采用1/3 C倍率还是1 C倍率放电电压数据计算模组的MLR值,在10%~20%、20%~30%、30%~40%SOC区间,MLR-SOH关系式的拟合优度均大于0.97。采用从10%开始的任一SOC区间的放电电压数据计算模组的MLR值时,MLR-SOH关系式的拟合优度均在0.97以上,表明基于MLR的电池模组SOH评价方法在倍率和SOC窗口的选取上具有较强的鲁棒性,这将为该方法的实际应用提供较为充足的选择。