锂/氟化碳电池热特性研究

针对锂/氟化碳电池在放电过程中的产热问题,制备了容量为5Ah的氟化碳软包电芯。采用加速量热仪测试了软包装氟化碳电池的比热容,并使用等温量热仪测试了不同倍率放电条件下的发热功率及产热量。结果表明:锂/氟化碳电池放电过程中产热量及产热功率与放电倍率相关,产热量及产热功率随着放电倍率的增大而急剧上升。

锂-氟化碳原电池及关键材料的研究进展

针对特定领域对高功率下具有高能量密度化学电源的应用需求,对锂原电池中理论比容量较高的锂-氟化碳(Li-CF_(x))体系的应用前景和反应机制进行系统阐述。综述电池关键材料包括氟化碳(CF_(x))材料、功能电解液和黏结剂等的研究现状,对电池和相关材料的发展趋势进行展望。

军用高比能电池应用现状与展望

随着武器装备日益先进,耗能装置的日益增多。为突破传统军用电池能量密度的限制,高比能锂金属电池体系或将成为未来军用电池技术的新贵。文章对比分析了锂金属电池体系的优点及发展的必要性,简要介绍了几种未来可以军用的高比能锂金属电池体系,包括锂金属固态电池、锂硫电池、锂空气电池和锂氟化碳电池。阐述了其工作原理、研究现状及存在的问题,并对未来的高比能军用电池技术进行展望。

锂-氟化碳电池的研究进展及应用分析

锂-氟化碳电池作为一种锂原电池,具有比能量高、放电性能平稳、储存寿命长、无毒、不污染环境等特点,目前商业领域应用较为广泛。结合锂-氟化碳电池技术特点和发展情况,介绍了锂-氟化碳电池技术国内外研究现状,并对其在国防军事领域应用做了分析。

高比能氟化碳材料及Li/CF_x电池的特性研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)等多种手段表征了一款高比能氟化碳材料的结构、形貌、热稳定性、电导率等特性,并采用软包装电池对该材料进行了性能表征。结果表明:氟化碳材料电导率数量级为10^(-9) S/cm,电池倍率和低温性能稍差,经55℃存储一年后容量衰减非常小,容量保持率达到98%;通过严苛的短路、充电、过放电、针刺和挤压安全实验,安全性能优异。

锂氟化碳电池安全性研究

与其他锂原电池相比,锂氟化碳电池具有较好的安全性,但是在短路、高温等情况下安全性问题仍然严重。分析了锂氟化碳电池的各种安全性影响因素,并通过短路、充电、过放电和热箱四项安全性实验,验证了锂氟化碳电池的安全性。

仪表选择锂电池应注意的问题

由于目前市场上锂电池品种繁多,品质有别,从而为仪表生产厂家确定最适合其产品要求的电池类型带来了选择的难题,本文就此提供了一些有助解决此问题的方法建议及一些典型的试验方案。

锂氟化碳电池正极水性聚合物粘结剂的研究

为提高锂氟化碳电池氟化碳正极比能量和在放电过程中的结构稳定性,采用丁苯橡胶、聚丙烯腈和聚丙烯酸基粘结剂等水系粘结剂制备新型氟化碳正极。采用差示扫描量热法(DSC)、循环伏安法(CV)、剥离强度、恒流放电等测试方法,对比研究了水性粘结剂和PVDF粘结剂对氟化碳正极结构稳定性和电性能的影响。结果表明聚丙烯酸基粘结剂具有良好的热稳定性和电化学稳定性,粘结力强,放电后极片结构稳定,不存在掉粉现象,制备的锂氟化碳电池比能量可达751 Wh/kg。

Li/(MnO_2+CF_x)电池放电发热的研究

通过加入不同比例CFx的Li/（MnO2＋CFx）电池的比热容值和放电温升测试,总结了CFx含量与电池放电温升的关系,计算了电池放电的发热功率。电池放电温度变化明显分为MnO2阶段和CFx阶段,CFx阶段发热功率是MnO2阶段发热功率的4~5倍。同时,随着CFx含量的增加,电池的比热容值略有增加,CFx阶段的放电温升随放电电流上升表现出明显差异。发热功率P与放电电流I基本成正比例关系。通过调整MnO2与CFx混合比例可以降低发热功率,并存在最佳值。

锂氟化碳电池电解液研究

对氟化碳电池电解液的配制及使用进行了研究。使用两种醚类溶剂DME、THF和两种砜类溶剂TMS、DMSO等,锂盐为LiBF_4、LiClO_4、Li N(SO_2CF_3)_2等,组成单溶剂电解液,进行电化学阻抗、线性扫描及电性能测试,其中LiTFSI-THF电解液所制备的电池以0.1 C放电,比容量为856.9 mAh/g,接近理论容量;LiClO_4-DMSO电解液以0.1 C放电,放电平台达到2.7 V。以VC、FEC作为添加剂使用,提高了电池的放电容量。

Li/(MnO_2+CF_x)电池在贮存中产气的研究

通过原子吸收光谱、热失重实验,分析了Li/(MnO2+CFx)电池在贮存中产生气体的种类、产气机理、产气的关键因素。发现电池产生气体的成分主要是H2和CO2,产气最主要的原因是水分存在,其次是原材料本身的特性,通过原材料的处理无法解决电池贮存过程中的产气问题,而通过电池预放电可以解决。

锂氟化碳电池空间环境适应性研究

为研究锂氟化碳电池在火星探测应用中的环境适应性,设计并实施了辐照实验、空间环境力学实验、火星表面极低温度贮存实验等多种空间环境适应性评价实验。结果表明,锂氟化碳电池经受20 k rad(Si)剂量的辐照后,容量损失<1.5%,电池组经受30 g加速度、1800 g冲击力学后结构完整、无明显形变,过程中电池电压无跳变,电池经受极低温度再恢复常温后仍具备正常放电能力,容量损失为2.99%。

锂离子掺杂改善Li/(CFx+MnO_(2))复合电池性能研究

通过预放电的形式掺杂锂离子,有助于降低锂氟化碳二氧化锰复合电池的内阻,减缓电池放电初期电压滞后现象,同时考察了经过高温储存后,电池放电的压降情况及放电性能,实验结果显示,10%锂离子掺杂电池在1C倍率下放电,低波电压较未掺杂电池提高了0.4V,0.5C倍率下放电平台电压增加0.15V,0.1C倍率下放电经高温71℃储存21天未出现明显电压滞后。

高比能量锂氟化碳电池在深空探测器上的应用试验研究

深空探测任务由于重量制约以及光照强度减弱等原因,可供选择的电源有限。锂氟化碳电池技术被认为是未来深空探测器电源潜在可行的选项。对锂氟化碳电池进行了比能量、比热容、发热量测试以及低温性能和贮存性能测试,测试结果表明:锂氟化碳电池高比能量优势明显,长贮存寿命满足了深空探测器数月甚至数年飞行期间自放电率低的需求,针对低温应用需求,采用复合电极有效改善低温放电性能,而针对锂氟化碳电池比热容、发热量的测试为电池热仿真分析提供了必不可少的数据支撑。

锂氟化碳电池保护电路的设计与应用

锂氟化碳电池具有质量轻、比能量高、稳定性好等优点,得到广泛研究。通过保护电路的设计,成功实现了在无电源管理单元或对电池组无监测、遥控的情况下,锂氟化碳电池作为一个独立的单元具有过流保护和防过放电的功能。提高了锂氟化碳电池的可靠性,避免在实际应用中对周边设备或整星系统造成严重危害。通过保护电路中使用的相关元器件的性能验证实验及可靠性预计计算,进一步证实了设计的保护电路的可靠性和有效性。本文所设计的保护电路助推锂氟化碳电池首次应用于航天飞行器上,且在轨运行性能良好。

氟化磷酸酯对锂/氟化碳电池放电性能的影响

合成了一种氟化磷酸酯,通过核磁共振(NMR)分析结构,研究合成的氟化磷酸酯对锂/氟化碳电池电化学性能的影响。在合成的氟化磷酸酯电解液体系中,常温0.02 C放电比容量为816 mAh/g,2.00 C放电比容量衰减至435 mAh/g;高温55℃时,0.02 C放电比容量为869 mAh/g,2.00 C放电仍可保持在758 mAh/g。

锂氟化碳电池对火星探测任务工况适应性研究

锂氟化碳电池在固体正极体系一次电池中拥有最高的理论比能量(约2180 W·h·kg;),特别适合对载荷质量要求苛刻的深空探测任务。我国首个火星探测器"天问一号"在其着陆巡视器内部使用了一组锂氟化碳电池用于完成进入—下降—着陆段的供电任务。文章提炼锂氟化碳电池与深空探测应用密切相关的4项基本特性,根据火星探测任务的特点提出电池特性分析的新需求,并开展相关专项试验,进一步验证电池对任务的适应性。结果表明:锂氟化碳电池适应低倍率短时放电工况,具有耐受一定过充过放电的能力以及较好的抗辐照能力;电池对高温敏感,65℃以上贮存会导致电池寿命严重缩短,建议低温贮存。

SiO_2修饰锂一次电池正极材料CF_x及其电化学性能的研究

锂氟化碳电池具有最高的理论比容量和较高的理论比能量。同时锂氟化碳电池由于具有寿命长,安全性能好等优点备受关注。虽然锂氟化碳电池具有许多优点,但仍然具有一些缺点,它的放电电压平台约为2.5V(低倍率放电),比其开路电压(约3.2V)低很多;倍率性能较差;存在电压滞后等,这些缺点制约着锂氟化碳电池的商业化。针对这些问题,本文采用简单的方法对氟化碳正极材料进行SiO_2修饰,电化学测试表明,SiO_2修饰后的材料放电比容量和平台电压,以及功率密度和能量密度都明显提高,尤其CF_x-mSiO_2在5C下的放电比容量达到了587mAh/g,平台电压约为2.28V,能量密度约为CF_x的三倍,功率密度达到9689W/kg。

Li/CF_x电池的制备及性能研究

以氟化石墨为正极活性物质、锂片为负极,制备成104860型软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。用差示扫描量热(DSC)、SEM测试对氟化石墨的热稳定性、形貌进行分析;研究正极组分配比、电解液类型及用量对Li/CFx电池性能的影响;考察Li/CF_x电池的倍率特性。氟化石墨具有良好的热稳定性,在500℃以上才开始分解,呈规整的层状结构,表面光滑、大小较均匀,有利于电子的传输。正极组分氟化石墨、导电剂和粘结剂质量比为87.0∶5.5∶7.5,电解液1 mol/L Li PF6/EC+DMC+EMC添加量为5 g/Ah的Li/CFx电池性能较好。以0.05 C、0.10 C、0.20 C和0.50 C的倍率放电至1.5 V,容量分别为2.56 Ah、2.48 Ah、2.46 Ah和2.36 Ah。

圆柱形锂/氟化碳电池的安全性能

研制以改进的氟化石墨为正极、锂为负极的6.0Ah圆柱形锂/氟化碳(Li/CFx)电池。通过过放、短路、针刺和挤压等安全实验,对Li/CFx电池进行安全性能测试。电池以0.20C倍率过放至-2.00V,没有鼓账、漏液、爆炸和起火,表面的最大温升不超过78℃;电池经短路实验,没有出现鼓账、漏液、爆炸和起火,表面的最大温升不超过95℃;电池经过针刺和挤压后,没有爆炸、起火,表面的最大温升不超过92℃.