炭包覆和铜掺杂对LiFePO_4的改性

为了研究非金属元素包覆和金属元素掺杂对LiFePO4的电化学性能和振实密度的影响,用固相反应法制备了炭包覆的LiFePO4/C和铜掺杂的LiFe0.95Cu0.05PO4正极材料,并对所制材料进行了XRD、SEM、充放电循环、倍率性能和振实密度的测试。结果显示:LiFePO4/C和LiFe0.95Cu0.05PO4的循环平均容量分别达到147mAh/g和131mAh/g;在高倍率放电时,LiFe0.95Cu0.05PO4的容量衰减远大于LiFePO4/C。LiFePO4/C材料的各项电化学性能都优于LiFe0.95Cu0.05PO4材料,而LiFe0.95Cu0.05PO4材料的振实密度远大于LiFePO4/C材料的振实密度,前者是后者的1.5倍。

以安全高质量应用为导向的储能锂离子电池综合性能评价标准

作为支撑智能电网和能源转型发展的关键技术,储能受到广泛关注,其中以锂离子电池为代表的电池储能成为大规模储能的首选储存载体之一。然而随着电池储能应用规模逐渐增加,暴露出储能系统在质量和安全方面存在诸多问题和风险,电池储能系统作为电气设备整机产品目前还不成熟,储能电站的整体安全与质量状态存在不确定性,导致目前大量已建储能电站利用率偏低。由于设备整机产品还处于不成熟、不断迭代发展过程中,为提升现阶段锂离子电池储能电站的应用水平,以安全高质量应用为导向,围绕储能用锂离子电池这个核心部件开展综合性能评价显得尤为重要。本文主要梳理了国内储能锂离子电池相关标准的最新进展,对锂离子电池储能核心标准的重要内容和该标准对行业发展的作用进行了详细分析。结合电池储能特性评价和检测技术研究积累,提出了涵盖型式试验、等级评价、到货抽检、并网检测及运行考核检测的电池储能全流程检测评价整体解决方案,通过对各个环节的详细分析表明该方案可以实现对投运的涉及电网运行的电网侧、电源侧、用户侧储能设备全链条全环节闭环管理,对于提升电池储能设备投运前的标准化规范化水平、提高储能电站运行可靠性、降低储能电站安全风险具有重要意义。

全固态锂电池技术的研究现状与展望

现有电化学储能锂离子电池系统采用液体电解质,易泄露、易腐蚀、服役寿命短,具有安全隐患。薄膜型全固态锂电池、大容量聚合物全固态锂电池和大容量无机全固态锂电池是一类以非可燃性固体电解质取代传统锂离子电池中液态电解质,锂离子通过在正负极间嵌入-脱出并与电子发生电荷交换后实现电能与化学能转换的新型高安全性锂二次电池。作者综述了各种全固态锂电池的研究和开发现状,包括固态锂电池的构造、工作原理和性能特征,锂离子固体电解质材料与电极/电解质界面调控,固态整电池技术等方面,提出并详细分析了该技术面临的主要科学与技术问题,最后指出了全固态锂电池技术未来的发展趋势。

IGCC中空分系统特性及其对整体性能影响

本文利用Aspen-plus软件对典型的空分装置进行了模拟分析(含(?)分析),得出空分系统性能特性(包括内部状态参数和能耗分布),在此基础上探讨不同空分流程的IGCC系统性能随整体化系数Xas等变化的规律,并通过大量数值计算分析比较了高压整体化空分系统与低压独立空分系统的情况。本文研究成果对IGCC系统方案设计有较大的参考价值。

软包磷酸铁锂电池低温热安全性能研究

本文以剩余容量接近80%的软包磷酸铁锂电池为研究对象,研究其在-10℃低温充放电循环后的安全性能。对低温和常温循环后的电池进行热失控实验分析,同时解剖电池并测试电池材料的锂元素含量和热稳定性能。测试结果表明,电池低温循环过程中容量急剧衰减,低温循环后电池热失控温度明显降低,低温循环过程中电池负极析出了锂单质,电池材料的热稳定性也发生了变化。另外,还对低温循环后的电池进行了满电状态下的常温搁置实验,实验过程中电池全部产生胀气现象,通过进一步测试分析发现,气体以CO和H_2为主。与新电池对比发现,剩余容量接近80%的软包磷酸铁锂电池低温下充放电循环更容易产生锂枝晶,造成其电化学性能发生严重的不可逆衰退,热失控温度明显提前,因此剩余容量接近80%的磷酸铁锂电池应避免在低温下运行。

磷酸铁锂动力电池寿命中期低温安全性能

以剩余容量84%的磷酸铁锂动力电池为样品,首先在25、0和-10℃充放电循环,然后对不同温度循环后的电池进行热安全实验(ARC实验),最后对不同温度循环后的电池进行拆解,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进一步分析电池正负极材料的理化性能。实验结果表明,寿命中期的电池低温性能较差,电池在25、0和-10℃环境下,循环50周容量保持率分别为100%、93.5%和20%;寿命中期的电池低温循环后热安全性能降低,25、0和-10℃下循环后的电池热失控温度分别是165、157和108℃,低温循环使电池热失控温度提前;电池在低温循环过程中发生不可逆的电化学反应,负极极片表面产生锂枝晶,这是电池低温性能衰减和安全性能降低的主要原因。

尖晶石Li_4Ti_5O_(12)中锂离子的化学扩散系数的研究(英文)

A relatively simple galvanostatic method was used for the evaluation on the average chemical diffusion coefficient of lithium-ion in spinel Li4Ti5O12 prepared by solid-state reaction technique. The diffusion coefficient of lithium-ion was estimated to be 2.8×10-13 cm2·s-1 and 1.3×10-13 cm2·s-1 for charge and discharge,respectively.

锂离子储能电池热失控检测实验平台设计研究

介绍了锂离子储能电池热失控研究的目的和意义,探讨了储能电池与动力电池在热失控检测实验研究关注上的异同,从理论分析和实验研究两方面归纳了影响储能电池热失控的促发条件及对应的关键阈值。在此基础上,完成了模拟热失控促发条件和满足阈值要求的检测实验平台设计及功能验证,并对此平台的应用前景进行了展望。

一种共溶性磷系阻燃电解液研究

选用含1 mol/L LiPF_6/EC+DEC(质量比1∶1)传统二元电解液作为标准电解液,与具有较优性质的磷系阻燃添加剂磷酸三甲酯(TMP)按照不同比例共混,合成制备系列阻燃电解液新体系。对该系列阻燃电解液新体系进行自熄时间、热力学稳定性、离子电导率等测试,得到兼具安全性和电化学性能的最优体系1 mol/L Li PF6/EC+DEC(质量比1∶1)/35%TMP(质量分数)。对该体系进行了电化学稳定窗口测试,并且匹配LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2正极材料、Li_4Ti_5O_(12)负极材料进行恒流充放电测试。结果表明,与标准电解液相比,1mol/L LiPF_6/EC+DEC(质量比1∶1)/35%TMP(质量分数)在保证电池安全性的同时,匹配正负极材料都具有良好的循环性能,具有广阔的应用前景。

电解液阻燃添加剂研究进展

全面综述了锂离子电池电解液阻燃添加剂的研究进展,并归纳阐述了阻燃添加剂的工作原理。将阻燃添加剂分为有机磷系阻燃添加剂、含氮化合物阻燃添加剂、卤代碳酸酯类阻燃添加剂、硅系阻燃添加剂、复合阻燃添加剂以及阻燃与成膜双功能添加剂。并论述了不同阻燃添加剂的阻燃效果、安全作用机制以及对电池性能的影响,展望了电解液阻燃添加剂在锂离子电池中应用的前景,提出复合阻燃添加剂、双功能添加剂将会成为今后的发展趋势。

TiO_2/CNTs复合材料涂覆隔膜的制备及在锂硫电池中的应用

以金属有机框架材料MIL-125(Ti)为模板制备了多孔TiO_2,同时引入碳纳米管,得到碳纳米管交联包覆多孔TiO_2的三维导电复合材料.将该复合材料涂覆在隔膜表面并应用于锂硫电池.利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料的结构和组成进行了表征.电化学测试结果表明,在0. 5C(1C=1675 m A/g)倍率下,CNTs/S复合正极材料表现出高达1051. 1 m A·h/g的放电容量,循环150周后仍可保持在904. 8 m A·h/g.在1C倍率下,放电容量最高可达1036. 9 m A·h/g,循环250周后仍有763. 0 m A·h/g,展现出了良好的倍率性能和循环稳定性.

石墨烯导电添加剂在锂离子电池正极中的应用

石墨烯的高电导率、大比表面积、优异的化学稳定性和力学性能,有利于其在锂离子电池正极导电剂方面的应用。与炭黑、石墨和碳纳米管等传统导电剂相比,石墨烯“至柔至薄”的独特二维结构能与活性物质实现“面-点”接触,实现电极上的“长程”导电,保证电子的快速传输。本文回顾了近年来石墨烯基导电剂在基础研究和产业化应用方面的进展,认为将石墨烯与炭黑或/和碳纳米管复配形成复合导电剂,能构建包含“面-点”、“点-点”、“线-点”的多元导电网络,兼顾“长程”和“短程”导电,有利于提高电极的导电性,改善其电化学性能,同时兼顾相对较低的成本,应用前景广阔。本文还对当前石墨烯基导电剂面临的问题及未来的发展方向做出了展望。

电容型锂离子电池研究进展

锂离子电池具有高的能量密度,而超级电容器则以高功率密度和长循环寿命为突出优势。电容型锂离子电池是在锂离子电池的正极中加入部分电容炭材料,在不显著降低能量密度的情况下,大幅度改善锂离子电池的功率特性和循环寿命,从而实现电容与电池技术的融合。本文综述了国内外近年来在电容型锂离子电池领域的最新研究进展,介绍了主要的电容型锂离子电池体系及其性能特点,并对其未来发展方向进行了展望。

我国储能示范工程领域十年(2012—2022)回顾

过去十年来,随着新能源大规模接入电网,对电力系统的安全稳定运行带来了挑战。新型储能作为灵活调节资源,可为新能源消纳、电网安全运行与控制能力提升提供支撑。因此,这十年来其技术发展迅猛,已逐步实现了兆瓦级至百兆瓦级不同规模的电站化系统集成与推广应用。在此过程中,大容量集中式储能电站以及分布式储能的广域协同聚合是规模化新型储能系统的两种应用模式。本文主要聚焦规模化新型储能在电源侧和电网侧的应用场景,从工程应用、检测评价、标准制定等三个方面对新型储能的研究进展做了回顾,论述了过去10年来的技术发展规律、阶段性成果以及里程碑事件,剖析了现存问题及其原因等。最后,针对新型储能系统的应用工程、检测评价、标准制定,对其未来重点攻关方向、机遇与挑战等提出了展望,以期为新型储能系统的规模化应用、标准化管理、智能化运行、安全质量提升等提供借鉴。

高性能氮掺杂石墨烯的制备及其储锂性能

石墨烯是一种具有高比表面积、高导电性和良好化学稳定性的新型二维碳材料,在电化学储能领域具有广阔的应用前景。氮原子掺杂可以制造结构缺陷并改变电荷分布,有利于增强其电化学储能性能。本工作以尿素为氮源,与氧化石墨烯混合冻干,经过高温热还原制备出氮掺杂石墨烯材料,研究了热还原温度对其化学组成、形貌结构以及电化学储锂性能的影响。研究结果表明,随着热还原温度的升高,材料的氮含量下降,石墨化程度升高,电导率提高。将其作为负极材料组装成锂离子半电池进行测试,样品N-rGO-800在0.05 A/g的电流密度下表现出高达876 mA·h/g的稳定比容量,优于目前文献报道的比容量。在1 A/g的大电流密度下,其依然具有584 mA·h/g的比容量,经过850圈的长循环,容量保持稳定,显示出该材料优异的循环和倍率性能。

多孔石墨烯的制备与储锂性能研究

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为原料,亲水性的聚苯乙烯球为模板,将两者液相分散,通过简单的冷冻干燥和热还原法制备出多孔石墨烯(PG)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等一系列表征测试手段研究了PG材料的形貌及结构特征。将其组装成纽扣电池,通过循环伏安和恒流充放电测试研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,PG在30 mA/g电流密度下的首次可逆比容量可达822 mAh/g,循环和倍率性能较好,在50 mA/g电流密度下经过200次循环后仍可保持690 mAh/g的比容量,在0.5 A/g的大电流下经400次长循环后仍具有450 mAh/g的比容量。

电压区间对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/MCMB全电池性能的影响

以LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)为正极、中间相碳微球(MCMB)为负极构建锂离子全电池,研究了充放电电压区间对NCM811/MCMB全电池电化学性能的影响。研究结果表明:以4.3 V为充电截止电压,降低放电截止电压可提高全电池的容量,但高放电截止电压下全电池的循环性能更加稳定;在2.8~4.3 V电压区间下,NCM811/MCMB全电池不但具有高的比容量,同时还具有良好的循环性能和充放电可逆性。

高比表面三维多孔石墨烯的制备及其电容性能研究

以氧化石墨烯为原料,通过水热处理得到石墨烯水凝胶,浸渍 KOH 溶液后进一步高温活化制备了高比表面积的三维多孔石墨烯,系统地研究了 KOH 活化剂用量对石墨烯多孔结构和电容性能的影响规律。研究结果表明,随 KOH 用量增加,三维多孔石墨烯的比表面积增加,多孔结构更加发达,比容量增大。所制备的三维多孔石墨烯的比表面积最高可达 2133 m^2·g^-1,在1mol L^-1Et4NBF4/AN的有机电解液中于0.2A·g^-1电流密度下的比容量高达108F·g^-1,循环和倍率性能优异。优异的电化学性能,结合简单的制备工艺,使得这种方法制备的三维多孔石墨烯成为极具应用前景的超级电容器电极材料。

碳纳米管与石墨烯在储能电池中的应用

当今社会日益增长的能源与环境需求对储能电池技术的发展既是机遇也是严峻的挑战。纳米碳材料如碳纳米管与石墨烯因其优异的导电能力、良好的机械性能以及独特的形貌与结构特征在储能电池技术领域中的应用越来越普遍。本文通过综述近年来碳纳米管与石墨烯分别作为锂离子电池的复合电极材料、负极活性材料、导电添加剂以及新型锂硫电池用复合导电载体的最新应用进展,重点讨论了这两类纳米碳材料的不同应用模式对储能电池容量性能、倍率性能以及循环寿命的影响。同时对目前研究中存在的问题进行了总结,并对未来发展方向,如开发低成本与环境友好的高质量材料合成技术、提升材料的分散能力以有效构筑复合电极结构以及开发新的应用模式等进行了展望。

钠离子储能电池关键材料

钠离子电池是一种新型电化学电源,具有原材料资源丰富、成本较低、比容量和效率较高等优点,较为符合规模化储能应用要求,在提升大规模可再生能源并网接入能力、提高电能使用效率和电能质量方面具有应用潜力。在这一背景下,钠离子电池近年来引起全世界范围内的广泛关注,关键材料和相关技术研究进展迅速。本文从钠离子电池的负极材料和正极材料两方面对近年来的主要研究工作进行综述,同时简略介绍了与之匹配的电解质体系的研究进展,讨论了当前面临的主要技术关键点和难点,并尝试对我国科研和产业工作者在该领域的研究工作提出一些建议。