锂离子电池安全性研究进展

锂离子电池作为可靠的能源已经广泛应用于小型电源驱动设备 ,但由于热稳定性引起的安全问题 ,其使用在大型电池方面受到限制。在文献中报道了很多关于安全性的文章 ,并对短路试验。

锂离子蓄电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的安全性能

用LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2(L333)作为正极材料,MCMB(中间相炭微球)作为负极材料,制成AA型锂离子蓄电池。对电池进行了热稳定性、过充、短路、穿钉等安全性测试。实验结果表明,L333具有良好的热稳定性和优异的耐过充性,在短路和穿钉实验中也可以满足安全性的要求。L333正极材料资源丰富、价格较低、高温和安全性能优良,是锂离子动力电池有优势的正极材料。

高温后砂岩抗拉强度及应变场演化实验研究

为研究高温后砂岩的抗拉力学特性及变形破坏规律,对不同温度作用后的砂岩进行巴西劈裂实验,同时采用数字散斑相关方法对砂岩变形破坏进行监测。研究表明:高温作用后砂岩质量损失率增加,波速整体呈降低趋势,砂岩物理特性出现一定劣化;高温作用使砂岩抗拉强度呈先增加后减小的趋势,25~400℃增大了16.08%,400~1 000℃减小了69.30%,砂岩表现为脆性破坏特征;砂岩劈裂过程中,水平应变场演化过程为:局部小变形产生、扩展→小变形区域聚集、合并、连接→应变局部化带产生→应变局部化带扩展并贯穿→宏观劈裂破坏;随着温度升高,应变局部化启动水平先增加后降低,400℃为转折点。该研究方法可为煤矿火灾安全等领域提供借鉴。

过放电对MCMB-LiCoO_2电池性能的影响

通过对MCMB为负极、LiCoO2为正极、金属锂为参比电极的AA型三电极锂离子电池的性能测试及正负极对锂参比电极的电位测试,并结合X R D和SEM实验,研究了过放电对MCMB-LiCoO2锂离子电池性能的影响。结果表明:当M CMB-LiCoO2电池过放至0.0伏时,负极MCMB表面上的SEI膜被损坏,集流体铜箔的腐蚀溶解较严重,再次形成的SEI膜的性能可能较差,这使负极阻抗增大,极化增强,相应地使电池在过放电以后的循环过程中的放电容量、放电电压和充放电效率大为降低。但过放电对MCMB的结构和正极性能没有影响。

混合正极材料AA型电池的高温和安全性能

用质量比为1∶1的锰酸锂和包埋镍酸锂混合正极材料,组装成AA型锂离子蓄电池。在4.20～2.75 V、1 C充放电电流和55 ℃条件下进行充放电循环,结果发现该混合材料组装的电池在高温下循环不仅表现出较高的充放电容量,而且循环稳定性较锰酸锂材料为正极的电池有很大的提高。同时,通过对比该混合正极材料与钴酸锂和包埋镍酸锂正极材料组装的AA型电池的热稳定性和耐过充性,发现该混合材料组装的电池不仅能耐145 ℃的高温,而且在3 C、10 V,5 C、10 V,3 C、15 V,5 C、15 V,3 C、20 V条件下过充均是安全的,较钴酸锂和包埋镍酸锂电池的热稳定性和耐过充性有很大的提高。这一混合正极材料资源丰富、价格较低、高温和安全性能优良,是锂离子动力电池的优选正极材料。

AA型MCMB/Li_(1.04)Mn_(1.96)O_4电池的性能

研究了以Li1.04Mn1.96O4为正极,中间相碳微球(MCMB)为负极的AA型锂离子电池。在室温条件下,电池的1C放电容量达500mAh,比能量达到95Wh/kg和210Wh/L,循环400次时,其容量仍为初始容量的85%,并具有较好的倍率特性。55℃荷电贮存7天后仍具有较好的充放电性能。电池在170℃荷电放置的条件下,不起火爆炸。

Co、Mn包覆镍基材料LiNi_(0.90)Co_(0.05)Mn_(0.05)O_2的烧结温度与性能研究

采用化学共沉淀法,即将Co、Mn氢氧化物包覆球形Ni(OH)2合成了正极材料LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2的前驱体,利用该前驱体和氢氧化锂球磨混匀后,高温焙烧,合成了Co、Mn包覆镍基三元正极材料LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2,分析了烧结温度对结构、形貌、性能的影响。研究表明:720℃烧结的LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2性能最佳,在25℃,2.75￣4.2V,1C充放电条件下,具有160￣180mAh/g的比容量;循环300次,其容量保持率为100.7%。