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： 磷酸铁锂电池   电池模组结构   热蔓延抑制   热失控喷发模型  

摘要： 在储能电池系统中,电池若遭遇热危险或机械危险,很容易诱发热失控现象。此时,电池会在短时间内迅速释放大量热量,进而引发系统内其他电池相继出现热失控。热失控过程中释放的高温气体在电池系统内部蕴蓄,可能引发爆燃,从而对电池系统的安全性构成严重威胁。本研究引入了一种砖砌式模组的隔热结构,使电池之间呈交错排列,降低了电池间的传热功率,达到隔断电池热蔓延的目的。针对大容量方形磷酸铁锂电池,开展模组密闭箱体实验以及建模研究。实验结果证实,在未使用隔热材料的前提下,砖砌式模组在抑制电池系统热失控蔓延方面具有显著的有效性。相邻电池的温度得到明显降低,热失控电池的热量被成功隔绝,有效阻止热失控热量向相邻电池传播。在密闭箱体内出现电池热失控后,为降低热灾害风险,喷发的高温气体需被排出,探讨高温环境对电池模组的影响。本研究建立了密闭箱体内的电池热失控高温气体喷发流动三维模型。该模型能模拟单节电池热失控后,高温气体在密闭箱体内的流动情况,为以后的储能系统安全结构设计提供重要的理论依据与设计思路,有助于进一步提升储能电池系统的整体安全性能。

关键词： 锂离子电池   低温预热   电加热膜   响应面法  

摘要： 为推动电动汽车在寒冷地区的广泛应用,同时确保锂离子电池在低温条件下能够正常充电,本文开发了一种适用于极端低温环境的磷酸铁锂电池分区段预热策略。该策略巧妙地结合了电热膜加热技术,通过精准调控电池温度,有效保障在低温充电前电池的安全性。研究采用响应面法来优化电热膜的分区段加热功率,旨在平衡磷酸铁锂电池的充电效率和充电安全。结果表明:在-40℃的极端低温条件下,应用响应面法得出的最优加热功率参数P1、P21、P22、P23分别为209、18、40、36 W,并且能够有效地对磷酸铁锂电池进行预热。预热后,电池的最低温度不低于5℃,温差控制在5℃以内,且整个预热过程可在0.5 h以内完成。

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。

关键词： 磷酸铁锂   钴酸锂   正极材料   协同浸出   回收   锂  

摘要： 研究了利用废旧磷酸铁锂(LFP)和钴酸锂(LCO)电池正极材料协同浸出锂,通过热力学分析了工艺可行性,考察了各因素对协同浸出的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对浸出渣进行了表征。结果表明:在不添加任何氧化剂或还原剂条件下,LFP与LCO能在酸性体系中协同浸出锂;在硫酸浓度0.7 mol/L、浸出温度40℃、浸出时间60 min、n(LCO)∶n(LFP)=0.5、液固体积质量比10 mL/1 g最佳浸出条件下,废旧电池正极材料中的Li、Co、Fe、P浸出率分别为99.99%、99.99%、48.00%、43.77%。该法可实现在低酸条件下从复杂电池正极材料中回收有价金属的目的,具有一定推广应用价值。