锂离子电池热失控模拟研究

提供了一种锂离子电池热失控模拟方法,对LiCoO2/石墨和LiNi(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)O2/石墨电池的热失控行为进行了模拟研究。通过测试电池材料的热性质并对其热反应参数进行拟合,建立了锂离子电池热模型。模拟得到了电池热失控过程的温度变化和材料热反应情况,预测了电池热失控温度并揭示了热失控机理。该模拟结果与电池热失控实验结果吻合良好,证明了该方法的准确性。本工作的模拟方法有望应用于其他锂离子电池体系,对锂离子电池的热失控预警和安全性能改善具有重要意义。

LiNixCoyMnzO2/C电池热稳定性模拟研究

通过测试几种LiNixCoyMnzO2(NCM)材料的热性质并拟合其热反应参数,建立了不同NCM/C电池的热模型。通过模拟的手段对该体系的热稳定性进行了对比研究,结果表明,NCM材料的热稳定性随着其Ni含量的增加而降低,同时其电池的热失控温度降低。分析电池的热失控机理发现,NCM/C电池热失控的主要原因是NCM材料的热分解放热反应,NCM的热稳定性下降导致其在更低的温度下发生分解,因此降低了电池的热稳定性。该研究结果对NCM电池的安全性评估与设计具有指导意义。

磷酸铁锂电池循环老化后不同SOC状态热特性研究

利用加速量热仪(ARC)对经过1 C充放电循环100次后的18650型磷酸铁锂电池在不同SOC绝热条件的热特性进行研究,并对ARC实验后的电池进行解剖分析。结果表明:磷酸铁锂电池在10%SOC和50%SOC状态下升温至159℃泄压阀破裂降温,而后电池不再升温,未发生热失控;在100%SOC状态下159℃左右短暂降温,然后继续升温,从174℃开始升温速率持续升高,温度达到191℃时升温速率为1℃/min,在220℃时升温速率为2.4℃/min(0.04 K/s),随后温度急剧升高,最终发生热失控,最高温度达到340℃;随着SOC的增大ARC实验造成的电池质量损失随之增大,隔膜的受损程度也增大,10%SOC闭孔,50%SOC破损,100%SOC熔化。

柔性全固态薄膜锂电池

柔性全固态薄膜锂电池具有轻质、可赋形等特点,在可穿戴、柔性显示等领域具有非常广阔的应用前景。基于PVD技术实现了LiCoO2正极、LiPON固态电解质和金属Li负极等关键材料的薄膜化沉积,并最终以柔性超薄不锈钢为基底成功制备了LiCoO2/LiPON/Li柔性全固态薄膜锂电池。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)对薄膜结构、形貌进行了表征。采用LAND测试系统以及电化学工作站对电池的电化学性能进行测试分析,电池以10μA/cm^2电流充/放电时,首次放电面积比容量达到13.1μAh/cm^2。电池可以65μA/cm^2(5)恒电流充/放电。