Gas treatment protection of metallic lithium anode

The effects of different coating layers on lithium metal anode formed by reacting with different controlled atmospheres（argon,CO_2–O_2（2：1）,N_2,and CO_2–O_2–N_2（2：1：3））have been investigated.The obtained XRD,second ion mass spectroscopy（SIMS）,and scanning probe microscope（SPM）results demonstrate the formation of coating layers composed of Li_2CO_3,Li_3N,and the mixture of them on lithium tablets,respectively.The Li/Li symmetrical cell and Li/S cell are assembled to prove the advantages of the protected lithium tablet on electrochemical performance.The comparison of SEM and SIMS characterizations before/after cycles clarifies that an SEI-like composition formed on the lithium tablets could modulate the interfacial stabilization between the lithium foil and the ether electrolyte.

Unique Double Carbon Protection Structured Co₃O₄Anode for Lithium Ion Battery

In this study, novel Carbon aerogel (CA)/Co3O4/Carbon (C) composites with a double protective structure are synthesized through a solvothermal method and in-situ polymerization. The morphology and structure are characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The loading content of active anode material Co3O4 in the composite is investigated by thermogravimetry, and the electrochemical properties of the composite are characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The SEM results show that the nano-sized spherical Co3O4 particle is adhered to the inner Carbon aerogel (CA). The HRTEM result indicates the thickness of the prepared Carbon (C) up to 40 nm. Nano-sheet is coated on the surface of the Co3O4 particle. Compared with the pure Co3O4 anode materials, the Carbon aerogel (CA)/Co3O4/Carbon (C) composites have better transport kinetics for both electron and lithium-ion in EIS testing results, which may contribute to its higher specific capacity and higher first coulomb efficiency. Due to the unique structure of the composite material with double protection against the volume expansion of Co3O4 when charged, the Carbon aerogel (CA)/Co3O4/Carbon (C) composite material exhibits better cycle stability with a discharge capacity of 1180 mAh/g after 50 cycles. Therefore, the double protection strategy is verified as an effective method to improve the electrochemical performance of transition metal oxide with carbon composite as an anode material in lithium battery.

N-phenylmaleimide as a New Ploymerizable Additive for Overcharge Protection of Lithium-ion Batteries

1 Results In persuit of better safety controls of lithium batteries,much efforts has been focused on the development of the internal and self-actuating overcharge protection additives.We report a novel electropolymerizable electrolyte additive for overcharge protection of lithium batteries. Electrochemical properties and overcharge behavior of NPM as a new polymerizable electrolyte additive for overcharge protection of lithium ion batteries are studied by cyclic voltammetry,charge-discharge measurements...

锂离子电池储能电站热失控预警与防护研究进展

锂离子电池储能电站安全问题是制约能源变革与“双碳”长远目标实现的重要因素。一旦储能电站发生安全事故,造成的财产损失和人员伤亡将非常严重。文中分析了锂离子电池储能电站引发安全事故的原因;综述了储能电站发展至今安全前置的各类预警技术,介绍了抑制储能电站热失控扩散的灭火剂种类及优缺点;对近年来工程应用及实验研究安全预警和防护的技术特点进行了总结和讨论;最后,针对各类应用场景的锂离子电池储能电站,从行业健康、有序、长远发展的角度,指出在安全事故预警、防护方面存在的问题,并对未来发展技术趋势进行了展望。

储能锂离子电池模组暂态过电压防护设计与电路研发

电力系统中各类暂态过电压引起的高幅值电压波动会影响电化学储能电站在电网中的安全稳定运行,已有电化学储能火灾事故调查报告指出了目前针对储能锂离子电池模组暂态过电压防护能力不足的问题。本工作通过分析浪涌过电压防护器件的性能,提出针对储能锂离子电池模组的暂态过电压防护电路设计,并开展器件选型、配合设计和试验测试,研发出一种具备多级降压-级联稳压自开断功能的电池模组过电压防护电路。结果表明,针对12 V锂离子电池模组,共模和差模输入下峰值为500 V/1 kV/2 kV/4 kV、波形为1.2/50μs的冲击过电压下,所设计防护电路通过逐级限制电压和能量泄放,将输入电池模组的电压幅值抑制在15.2~26.4 V。稳态直流超限电压测试表明,当电压低于26.5 V时,实现模组电压稳压至12 V;超过26.5 V时切出功能动作隔离锂离子电池模组,研究有助于实现锂离子电池模组的暂态过电压抑制和稳态直流超限电压开断及稳压功能。

基于活性炭‖Na_(0.44)MnO_(2)的低成本、高倍率和长寿命碱性钠离子电池电容器

水系钠离子电池电容器具有成本低、功率大、安全性好等优点,是下一代大规模储能系统的理想选择之一。本文采用Na_(0.44)MnO_(2)正极、活性炭(AC)负极、6mol·L^(-1)NaOH电解液和廉价的不锈钢集流体构建了可充电碱性钠离子电池电容器。由于Na_(0.44)MnO_(2)正极在碱性电解液中具有较高的过充耐受性,通过首次充电时的原位过充预活化过程可以解决半钠化Na_(0.44)MnO_(2)正极和AC负极初始库伦效率低的缺点。因此,AC‖Na_(0.44)MnO_(2)可充电碱性钠离子电池电容器具有优异的电化学性能,在功率密度为85 W·kg^(-1)时,能量密度达26.6 Wh·kg^(-1),循环10000次后容量保持率为89%。同时,在50℃的高温和-20℃的低温也具有良好的电化学性能。这些结果表明AC‖Na_(0.44)MnO_(2)可充电碱性钠离子电池电容器具备应用于大规模储能的潜力。

基于实体火试验的新能源轿车库防火设计问题探讨

新能源汽车产业发展迅猛,对完善汽车库防火设计提出新需求。对典型的建筑内新能源轿车火灾进行案例剖析,开展首例单库存新能源轿车实体火试验并探讨车库防火设计对策要点。研究结果表明:电池包热失控挥发灰色可燃气体但持续时间不等且库内受限空间易发生爆燃;库内空间壁面热反馈可能加速车体燃烧;试验轿车猛烈燃烧阶段持续时间占总燃烧时间约20%。建议新能源汽车库防火设计注重早期热失控征兆探测和后期燃烧范围控制及被动安全技术措施,库内设置带有拾音功能的摄录装置及耐火极限不低于2.00 h的分隔构件。

基于锂离子电池光伏储能电站消防系统设计与探讨

锂离子电池是目前储能电站应用最广泛的类型之一。储能电站一旦发生火灾蔓延迅速,易导致热失控,火灾危险系数较高。本文通过分析国内外针对储能电站发布的不同规范及标准,结合各类学术成果及设计案例。总结小型光伏配套锂离子电池储能电站的消防系统设计,从消防水量计算、安全性校验、系统布置要点、电池预制舱外消防给水、舱内自动灭火系统、二次冷却喷淋系统、火灾报警及消防器材布置等方面进行完整的方案介绍。对储能设施的间距布置、室外水量的核算、气体灭火及消防给水系统的设计提出了支撑性解释。

基于新型多相材料的锂离子电池灭火和纸片防火保护试验研究

为解决锂离子电池火灾灭火困难且易复燃等问题,研发制备1种新型多相材料,并将其用于锂离子电池灭火和典型可燃物纸片防火保护试验中,通过研究灭火时间、降温速率、纸片起火时间等参数的变化规律验证该材料的灭火和防火保护性能。研究结果表明:该新型多相材料可迅速扑灭三元锂电池和磷酸铁锂电池因热失控产生的明火并抑制其复燃,并且该材料能防止白卡纸片在受明火作用时发生燃烧,其具有良好的灭火和防火保护性能。研究结果可为锂离子电池初期火灾扑救处置提供1种新的高效灭火药剂参考。

锂离子电池组一致性的测试方法探讨

锂离子电池组中的单体锂离子电池的不一致性,常常会造成电池组产生木桶效应,最差的那个电池单体或并联块决定了整个电池组的性能,这就会使得电池组的能量、功率等性能无法完全发挥出来,即电池组整体性能下降,进而使得整个电池组在循环使用中极易出现容量衰减过快、寿命较短等问题。因此,锂离子电池组的一致性测试就显得极为重要。从锂离子电池组一致性的定义和要求、测试方法和测试实例3个方面,对其测试方法进行了探讨研究,并提出研发设计人员在设计相应的保护板时应从内阻、容量管理和均衡性能等多方面进行考量的建议,对于提高锂离子电池组的性能具有重要的参考意义。

锂离子电池安全性的研究

正负极材料、电解液及其添加剂、电池的结构以及制备工艺条件都对锂离子电池的安全性有重要的影响。选择热稳定性好的正负极材料、电解液及其阻燃剂,可以提高电池的热稳定性;在电解液中加入过充保护添加剂,可防止电池的过充;控制好制备工艺条件以及合理的使用,可防止电池的短路。

锂离子电池电解液防过充添加剂研究进展

综述了锂离子二次电池防过充添加剂的原理及分类。氧化还原对添加剂包括金属茂化合物、聚吡啶络合物、噻蒽及其衍生物、茴香苯及其衍生物、茴香醚及其衍生物等;电聚合添加剂包括联苯、环己苯、酯类及其衍生物、N-苯基等。介绍了这两类添加剂的过充保护机理和相关性能,展望了防过充添加剂的发展趋势。

联苯用作锂离子电池过充安全保护剂的研究

以联苯在高电压下的电聚合反应用于锂离子电池过充保护.实验表明,于电解液中加入的联苯可在4.5～4.75V(相对于Li/Li+)下发生氧化电聚合反应,生成的导电聚合物可使过充的电池自动放电至更安全的充电状态.同时,电聚合产物使电池内阻升高、内压增大,从而提高了与其联用的保护装置的灵敏度.在正常充放电状态下,联苯的加入基本不影响电池的综合电性能.

一种锂离子蓄电池过充保护添加剂的研究

为了进一步改进锂离子蓄电池的安全性能,研究了在液体电解质中添加环己烷苯(Cyclohexylbenzene,简称CHB)的过充保护作用。对电池进行了恒流充放电和过充实验、循环伏安扫描测试和容量特性测试。实验数据显示,在1mol稝L-1LiPF6/EC+DEC+DMC(体积比1∶1∶1)中添加CHB2.5%和5%(质量分数)时,当外加电压在4.3～5.0V范围内,CHB生成了导电聚合物膜,使正在充电的电池内部形成短路而发生自放电,可把电池电压控制在4.5～4.8V,从而处于更安全的充电状态。在该体系正常充放电过程中,添加CHB对电池容量特性没有不利影响。所以CHB是锂离子蓄电池优良的过充保护添加剂。

环己苯过充添加剂在锂离子电池中的应用

The application of cyclohexyl benzene(CHB)as the overcharge protection additive in lithium ion batteries was analyzed.Through 1C overcharge testing,battery performance testing, electrochemical impedance testing,electrolyte conductivity and self-discharge testing,the use of cyclohexyl benzene as the overcharge protection additive and the effect of cyclohexyl benzene on battery performance were investigated.The possible mechanism of cyclohexyl benzene as the overcharge protection addtive was discussed.When the content of cyclohexyl benzene was more than 5%(mass),the battery could be protected from explosion.When the content of the cyclohexyl benzene exceeded 7%(mass),a detrimental effect on battery performance was found.Cyclohexyl benzene could also decrease electrolyte conductivity,leading to increased self-discharge.The proper content of cyclohexyl benzene was between 5%(mass) and 7%(mass).

锂离子电池安全事故激源浅析

通过分析近10年发生的典型锂离子电池安全事故,归纳总结了引发锂离子电池安全事故的因素、不同激源的作用机制以及燃烧爆炸机理。引发锂离子电池安全事故的因素主要包括:撞击、高温、挤压、外部短路和部件故障。根据作用机制的不同,引发电池安全事故的因素可以归为三类:机械激源、电激源和热激源。锂离子电池燃烧爆炸与电池的产热和散热相关。当锂离子电池产热速率大于散热速率时,电池内部出现热量积累,温度升高。随着温度不断升高,依次发生固体电解质膜(SEI)分解、负极和电解质反应、隔膜融化、正极分解和电解质分解等反应,电池内部产生大量高温高压可燃气体,壳内压力不断增大。当内部压力超过壳体的可承受极限时,壳体破裂,伴随高温高压可燃气液混合物的喷射和可燃气体的爆燃。

锂离子蓄电池保护电路发展现状及趋势

首先介绍了锂离子蓄电池的单串及多串保护电路原理,并针对当前锂离子蓄电池集成保护芯片的现状及特点,讨论了锂离子蓄电池保护电路存在的问题。现阶段有多种公司的保护芯片系列,保护的功能也不同,但是对于锂离子蓄电池性能的更好发挥,很多保护方式不是很理想,功能也相对单一。多功能复合以及保护性能优化将成为今后的发展和研究趋势。

电化学还原技术从废旧锂离子电池中浸出LiCoO_2

基于电化学还原技术,提出在低酸度溶液中电解浸出废旧锂离子电池正极片(LiCoO2)的新方法。线性伏安扫描结果表明:LiCoO2的还原峰电位为0.30 V(vs SCE),验证了此方法的可行性。通过条件实验对影响钴和铝浸出率的各因素进行考察,得到电解浸出的最佳条件:电流密度15.6 mA/cm2、硫酸浓度40 g/L、柠檬酸浓度36 g/L、温度45℃、时间120 min。在此优化条件下,钴和铝的浸出率分别为90.8%和7.9%。电解浸出后,可直接回收铝箔,用扫描电子显微镜(SEM)对铝箔表面进行观察,结果表明:铝箔在浸出过程中的腐蚀深度远小于其表面原有点蚀坑的深度。

锂离子电池耐过充性的研究进展

在电池串、并联使用过程中,锂离子电池的耐过充性在其正常运行时,发挥着重要作用。概述了过充电时电池内部的反应机理和提高电池耐过充性的措施。研究表明:建立内在的过充保护机制,选择具有良好热稳定性的正极材料,可以提高电池的耐过充性。采用适当的充电模式,避免高倍率充电,可以防止电池爆炸。

锂离子电池过充保护添加剂研究进展

介绍了电聚合添加剂与氧化还原对添加剂对锂离子电池的过充保护机理;论述了上述两类过充保护添加剂的研究进展。并对过充保护添加剂的发展前景进行了预测。