锂离子电池自放电K值检测系统设计

锂离子电池自放电检测对评估单体锂离子电池或电池组的容量、循环特性和使用寿命具有重要作用。快速检测开路状态下锂离子电池存储电量自发消耗是目前该领域的研究热点。采用开路电压法,通过测量单位时间内锂离子电池的电压降,即自放电K值,表征其自放电程度,设计了锂离子电池自放电K值检测系统。该系统由上、下位机组成,两者之间采用Type-C方式连接,可对锂离子电池进行自放电率检测。以三元锂离子电池为测试对象,对其进行14 d的静置实验,检测静置过程中的自放电K值。测试结果表明该系统不仅缩短了锂离子电池自放电检测时间,而且可准确检测锂离子电池的自放电率。在锂离子电池20%、40%、60%、80%、100%5种荷电状态,20、50、-20、-40℃4种温度条件下对锂离子电池进行自放电K值检测。依据K值测试结果,可分析荷电状态和自放电环境温度对锂离子电池自放电率的影响。

支路开关自放电对大型多路并联FLTD脉冲源可靠性的影响

快脉冲直线型变压器驱动源(fast linear transformer driver,FLTD)是建设下一代大型Z箍缩装置最有前景的技术路线之一。大型FLTD脉冲源中数以万计气体开关的可靠运行是提高Z箍缩装置可靠性的重要因素。该文基于15 MAZ箍缩科学实验装置的FLTD脉冲源设计,采用Monte-Carlo方法建立考虑支路开关自放电及其载荷共享效应的FLTD脉冲源可靠性计算模型,分析开关故障模式及其触发策略对脉冲源可靠性的影响。结果表明,主支路开关自放电产生的故障电压会引起开关级联自放电,降低装置可靠性。若主支路开关工作系数设定在0.5~0.7范围内,FLTD脉冲源故障率可低于1×10^(-4)。此外,触发器及触发支路开关的高可靠性对于提升脉冲源可靠性至关重要,增加触发器脉冲数量、降低触发器自放电故障率能够有效提升脉冲源可靠性,当触发器脉冲数量提升至4倍后,FLTD脉冲源故障率有望降低至1×10^(-5)以下。研究结果为大型FLTD脉冲源的开关工作系数及触发策略的选取提供参考,具有重要的工程应用价值。

新型CF_(x)锂原电池自放电率的比较研究及其应用建议

新型高比能氟化碳(CF_(x))材料不断涌现,使Li/CF_(x)原电池的比能量/比功率特性持续提升,特别是功率型Li/CF_(x)电池已开始用于小型商业化动力系统中,可能成为比能量最高的动力型锂原电池。但不同类型CF_(x)材料制备的Li/CF_(x)锂原电池的自放电情况尚缺乏比较研究。本文选择4种典型的新型CF_(x)材料,根据其应用目标分为能量型和功率型材料,其中2种能量型CFx的F/C比接近1,具有更稳定而饱和的C—F化学键,而2种功率型CF_(x)材料F/C比略低,离子型C—F键更多,具有更好的导电性和更好的倍率性能。通过工业化设备工艺制备成的BR18650型Li/CF_(x)原电池经55℃高温储存后,无论是否放电过,能量型电池的自放电率几乎为0,具有长寿命货架储存特性;而功率型电池55℃储存后,放电深度(DOD)越高的电池的内阻越大、自放电率也越大,锂原电池常用的预放电处理工艺会导致功率型电池的自放电率上升,意味着功率型电池一旦预放电激活后就应立即投入使用。功率型电池间歇式使用会导致其自放电率增大和内阻增加,原因可能是松散LiF保护膜的破坏造成新鲜CF_(x)界面暴露于电解液中继续反应,但能量型CF_(x)材料因其具有更多稳定的饱和C—F共价键而影响较小。

LTD多间隙气体开关低概率自放电估计

开关触发前发生的低概率自击穿故障,是制约直线变压器驱动源(LTD)技术发展和工程应用的主要因素。针对多间隙气体开关的自放电概率展开研究,设计了简化结构的气体开关来测量更高气压下的自击穿电压;推导了考虑间隙分压不均的开关自击穿电压累积分布函数,计算LTD工作气压下的多间隙开关自击穿电压分布特性并进行实验验证;通过超越阈值方法对低工作系数下的小概率自放电事件进行威布尔分布拟合,得到自放电概率估计值;对气体开关开展了万发次考核实验,得到自放电概率测量值。结果表明:开关的自击穿电压分散性随着气压升高而增加,测量低气压下的自击穿电压无法外推得到实际工作高气压条件下的自放电概率;开关工作系数为65%和60%时,气体开关的自放电概率估计值为1:44×10^(-4)和3:01×10^(-5),与开关万发次考核的实验结果相近,验证了估计方法的可行性。

单路直线变压器驱动源中组件自放电连锁故障影响分析

建立电路模型分析了28级单路直线变压器驱动源(LTD)中可能出现的组件自放电连锁故障过程。结果表明当任何一个4级组件被误触发时,均会导致整个单路LTD连锁动作,产生的故障电压无法被单路驱动源输出端的隔离开关限制。且当误动的组件位于单路LTD下游时,电压沿着传输线向上游传播会在第1组件较低阻抗的传输线上产生远高于正常放电时的峰值场强,有可能引发装置的绝缘故障。通过适当增加第1组件传输线内外导体的间隙可以在几乎不影响负载电流输出幅值和波形的前提下削弱反向传播的连锁故障导致的高峰值场强,从而提高装置运行的可靠性。

锂离子电池自放电不良的过程管控措施

锂离子电池自放电不良问题作为困扰行业多年的一大难题,也是很多锂离子电池发生安全事故的直接原因。本文结合商品化锂离子电池生产过程中的关键控制点,从原材料端、制程管控以及自放电筛选方式等方面制定改善措施。控制负极石墨中磁性异物含量在0.0001%以下,涂布头洁净度为0.5μm粉尘粒子数小于5000/2.83 L,负极片黏结力提升至0.3 N/25 mm以上,明确叠片、超声波焊接等工序粉尘、金属异物的清洁要求及频次,可有效降低自放电发生的概率。最终自放电筛选结果表明,以上措施实施后,批量生产的锂离子电池自放电不良率降低至0.2%以下。

老化制度和荷电状态对混合型超级电容器的自放电影响

混合型超级电容器(HSCs)正极采用活性炭和锂金属氧化物作为活性材料构建复合电极,在一个电解池中同时实现锂离子储能和双电层储能,负极采用高倍率碳材料,系统中一般采用多个单体进行串并联提高电压和能量,单体自放电一致性越高,系统的寿命及安全性越好,因此对其自放电和K值的影响因素进行研究具有重要意义。本文发现,不同的老化制度对混合型超级电容器的自放电和K值影响不一样,老化温度越高,越有利于K值的稳定,但是对自放电数值的影响不大;老化时间越长,K值越小,高温老化后72 h和96h的K值几乎一样,考虑到节能,采用72h的老化时间就可以有效筛选单体;老化电压对自放电和K值有较大的影响,老化电压越低,自放电越差,K值越大,老化电压越高,越有利于单体的自放电和K值的稳定性;不同SOC状态对自放电和K值的影响也较大,在3.0 V及以下的SOC状态下进行自放电测试时,在搁置过程中电压会略有所上升,K值为负数,当电压为3.0 V以上时,随着搁置时间的加长,电压缓慢下降,采用3.8 V搁置条件下K值在48 h后稳定在0.2 mV·h^(-1)左右。

磷酸铁锂电池自放电筛选工艺研究

当电池发生自放电行为时,会造成系统内部电池间SOC差异变大,可能造成电池的过充电和过放电,影响系统容量发挥。本文研究了磷酸铁锂电池充电电压和搁置后电压关系,选取特定SOC状态电池,研究其在常温(25℃)和高温(45℃)下的电压降规律。同时对比电池电压和容量的微分曲线(dV/dQ-S O C),并对实验电池进行了批量验证和持续跟踪,得到具备指导生产应用的自放电筛选工艺条件。

Mg-Ni非晶合金吸氢形成焓随Ni含量的变化及其对自放电的影响

通过电化学实验方法以及Miedema理论模型计算分别获得了Mg Ni非晶合金的吸氢形成焓ΔH ,两者对比较为接近 ,说明该模型可被用于估算非晶合金的吸氢形成焓。对形成焓随Ni含量的变化趋势进行了研究 ,结果表明 ,当Ni含量 (摩尔分数 )高于 5 5 %时 ,合金吸氢稳定性随Ni含量的增加而升高 ;而当Ni含量低于 5 5 %时 ,稳定性的改变恰好相反。此外还分析了这种变化趋势对Mg Ni非晶合金电极的自放电特性的影响 ,结果表明 ,吸氢形成焓越负的合金 。

MH-Ni蓄电池自放电规律及其应用

探讨了MH-Ni蓄电池的自放电变化规律及其在电池筛选方面的应用。MH-Ni蓄电池的自放电率随搁置时间的增加而增大,但增大幅度逐渐变小。其25℃下的变化规律可拟合为Boltzmann函数;蓄电池的自放电率随环境温度的增大而增大;极板表面积影响电池的自放电,搁置初期,电池自放电随极板表面积增大而降低,搁置后期(10～28d),电池自放电随极板表面积增大而增大。电池开路电压越低,其自放电越大。此外,MH-Ni蓄电池自放电率的一致性对循环寿命也有影响,同等条件下,自放电差异小的电池组,其循环寿命优于随机组合的电池组。

Ni/MH电池自放电研究

本文提出一种简便的用于研究Ni/MH电池自放电机理的方法,得出电池内部H_2与充电态正极活性物质的化学反应为Ni/MH电池自放电高的主要原因。并对抑制自放电的措施作了相应的研究。

氢镍动力电池自放电一致性研究

氢镍动力电池搁置过程中的自放电不一致性直接影响到电池的实际应用,静态搁置电压是电池的重要荷电态参数之一,可作为电池自放电性能的重要判据,进行电池自放电的分选,该方法通过大量试验表明十分有效,且简单易行。为缩短分选周期,进行了大量试验,结果表明,将电池充电到20%SOC后,搁置10～15d,电池静态电压出现明显的差异,通过电压与一个月后的荷电保持率综合判断出分选电池的电压基准,并以此来分选电池,可以大大缩短分选周期。

密封锌镍电池的自放电性能

研究了锌镍电池的电解液的除杂、负极集流体以及卷绕工艺等工艺因素对锌镍电池的自放电性能的影响。结果表明:电解液的除杂、负极集流体以及卷绕工艺对锌镍电池的自放电都有不同程度的影响,但导致锌镍电池自放电的因素是电池的负极卷绕工艺的不合理,采取合理的卷绕工艺可以有效地抑制锌镍电池的自放电。同时就各种因素对锌镍电池自放电性能的影响进行了分析。

空间用氢镍蓄电池自放电率研究

氢镍蓄电池作为储能电源广泛的应用于空间能源领域,氢镍电池在搁置过程中会有自放电,通过对不同充电量、温度和搁置时间的研究,找到了自放电率与搁置时间、充电容量和环境温度的关系;找到了不同温度、不同充电量下电池的充电效率,可以通过选择不同的使用制度大大提高电池的使用效率。

NaOH电解液改善MH/Ni电池自放电性能的机理研究

以NaOH电解液代替KOH能够明显改善MH/N i电池的自放电性能和高温(60℃)充电效率.电化学阻抗和循环伏安测试表明,NaOH电解液的作用可能是改变了H原子于负极表面的吸(脱)附行为,并在一定程度上抑制了负极的析氢过程,从而改善了电池的自放电性能.

热处理对La0．65Mg0．35Ni3．0储氢合金电极自放电性能的影响

铸态La0.65Mg0.35Ni3.0储氢合金在1173K热处理后,电极的放电容量、循环稳定性、自放电性能都有明显改善。合金电极的最大放电容量由铸态的350.6mAh.g-1提高到360.7mAh.g-1,室温静置72h后的荷电保持率由铸态的77.7%增加到83.4%。电化学压力-组成-温度(P-C-T)曲线与阳极极化曲线的测试证实了合金电极电化学性能的变化规律。

金属氢化物/镍电池自放电研究

研究了开口金属氢化物/镍(简称氢/镍)电池的自放电机理,结果表明氢/镍电池的自放电可分为两种情况,即可逆自放电与不可逆自放电;可逆自放电由贮氢电极中氢的解析所引起,不可逆自放电由贮氢电极合金的退化所引起;贮氢电极合金的化学镀镍能有效地降低氢/镍电池的自放电。

牵引型碳基超级电容自放电机理

自放电性质是研究超级电容荷电保持能力的重要因素。通过对牵引型50000F大容量碳基超级电容的自放电率测试,采用离子扩散和电荷泄漏机制相结合的方法,预测了超级电容开路端电压随时间变化的快速下降区和缓慢下降区的分界点。在自放电初期大约550min内,由离子扩散机制主导自放电进程;当超过550min后,自放电过程中的端电压逐渐趋向由离子扩散机制修正的指数函数延迟。

伪火花开关自放电电压特性与电压跌落过程实验研究

设计了典型参数下的伪火花放电开关,进行了空气介质下的电压特性实验,详细研究了气体压力,电极间隙距离,电极孔径和电极材料对伪火花开关耐受电压的影响;给出了伪火花开关放电电压与气压变化的关系曲线;测量了产生伪火花放电的气压范围和单间隙伪火花开关耐受电压的最大值,测得了伪火花放电与辉光放电的转折点气压,并对实验结果进行了理论分析。研究了伪火花开关电压跌落时间与放电电压的关系,首次将开关电压跌落过程分为暂态阶段和稳态阶段,讨论了放电电路参数,气体压力,开关结构和放电电压对电压跌落时间的影响。实验表明,在气压和开关结构不变的条件下,暂态过程时间由放电电压决定,电压越高,则所需时间就越短;稳态过程时间由放电电路参数决定,而与放电电压无关。最后讨论了真空洁净程度和开关加工与装配工艺对伪火花开关耐受电压的影响。

FeS_2和CoS_2正极材料的自放电性能比较

FeS_2和CoS_2是锂系热电池最常用的两种正极材料。经X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)以及热重分析(TGA)表征发现:二者具有相同的立方晶体结构,CoS_2的热分解温度比FeS_2高100℃左右。以LiB合金为负极材料、LiF-LiCl-LiBr低温共熔盐为电解质,分别采用CoS_2和FeS_2作为正极材料制备热电池,在500℃的温度下进行恒流放电实验。结果发现:在放电初期LiB/FeS_2体系的工作电压高于LiB/CoS_2体系,但在工作一段时间后被LiB/CoS_2体系反超;随着工作时间的延长,热电池可释放的电容量逐渐减少,LiB/FeS_2体系容量衰减的速率比LiB/CoS_2体系快。将热电池空载不同时间后再进行恒流放电,发现热电池实际可释放的电容量与工作时间呈现一元线性关系,以此计算出LiB/FeS_2电池和LiB/CoS_2电池的容量衰减率分别为17.7和3.92 C/min。