滴定-气相色谱技术在锂离子电池析锂定量检测中的应用

锂离子电池在快速充电时会诱发负极析锂,造成严重的容量衰减和可能的安全问题。因此,准确识别电池内部的析锂量对于解决这些问题至关重要。本工作研究了滴定-气相色谱仪(titration gas chromatography,TGC)技术在石墨负极锂离子电池上定量检测析锂的有效性,实现了该方法在石墨负极析锂定量检测上的应用,最小检测极限为2.4μmol金属锂。首先,利用已知浓度的标准气体对气相色谱仪(gas chromatography,GC)进行标定,确定了氢气浓度与GC检测到氢气信号面积之间的关系,进一步通过不同金属锂含量的样本对实验装置的可行性进行分析,证明了所开发的检测系统可以实现金属锂含量的定量检测,并确定了金属锂含量与TGC检测到氢气浓度的关系。在此基础上,使用核磁共振定量析锂检测技术,对TGC方法用于石墨负极析锂的定量检测的有效性和准确性进行了验证。最后,利用所开发的TGC检测系统,对两个不同析锂程度的1 Ah软包电池进行了析锂定量检测,与根据容量衰减估算的电池析锂的量相比,TGC检测的析锂量的误差小于7%,实现了电池析锂量的准确检测。

基于云端充电数据的锂电池组一致性评价方法

在电动汽车(electric vehicle,EV)的使用过程中,电池组内单体间的不一致性增加趋势是不可避免的。电池成组后的单体不一致可能导致电池组提前失效,甚至引发安全问题。随着云端数据的广泛应用,EV的数据可被监测,这些数据能用来评估EV的安全性和电池组一致性。虽然EV上的数据采样频率较高,但云端数据的记录频率较低(约为10~30s),而充电数据采样时间间隔可达到10s以内,因此,云端的充电数据更适合用来评估EV的电池组一致性。以锂离子电池组为研究对象,提出了一种基于云端充电数据的电池组一致性评价方法。基于云端的充电数据,对5项指标进行分析和评价,包括电压一致性、温度一致性、内阻一致性、容量一致性和电量一致性。为了对电池组一致性综合评分,提出了一种加权评分体系,进一步利用模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)确定权重系数。最后,基于此评分体系将3个电池组进行实验并进行评分,实验结果表明所提评价方法能有效地区分和定量描述各电池组的一致性。此外,EV数据分析结果表明,该方法可有效地应用于工程中,并能在事故发生前检测出一致性问题,从而提高EV的安全性。

高能量密度富锂锰基正极材料结构调控与性能研究

富锂锰基氧化物(LMO)正极材料具有很高的比容量,但其仍存在首次不可逆容量损失大、动力学性能差、电压衰降等缺陷。本文设计并优化Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)正极材料结构,通过掺杂Br^(-)取代O^(2-)限制充放电循环过程晶格氧的迁移;通过调控富锂锰基氧化物电极中的氧空位,增强氧阴离子反应的可逆性,改善电极的循环稳定性。非等价态Br-的取代更易产生氧空位,从而提高材料电导率,同时改善Li^(+)扩散动力学,提升材料的倍率性能。

锂离子电池正极材料热稳定性研究

通过差示扫描量热法(DSC)系统研究了三元材料、电解液的热分解问题,分析了不同电位及电解液的添加量对三元材料热分解的影响。研究表明,三元材料热分解过程历经层状到尖晶石再到岩-盐相的结构转变,同时伴随着氧气的析出。Ni含量越高,电位越高,三元材料的热稳定性越差,热分解温度越低,热分解焓越大。对于高镍材料来说,其热稳定性与充电过程中的结构相变存在对应关系,在相变转折处热稳性出现明显差异。电解液的分解历经锂盐的分解吸热及分解产物与气化溶剂反应的放热过程,其加入量对三元材料的热分解过程有很大影响。

锂离子电池参比电极优化及析锂边界电位探索

通过研究不同电流密度对电镀法制备参比电极的影响,提出了阶梯电流电镀方法。实验结果表明:小电流密度下制备的参比电极电位稳定但容易脱落,大电流密度下制备的参比电极结合牢固但电位稳定性差,阶梯电流法所制得的参比电极稳定性和精准性更好。采用优化的参比电极探究了不同充电倍率下充电负极的析锂电位。结果表明:充电倍率越大负极越容易析锂,10℃条件下,负极析锂电位边界在-20 mV至-110 mV之间。

新能源汽车全气候快充快换关键技术及产业化应用

发展新能源车是我国实现"双碳"目标的重大战略举措,也是从汽车大国迈向汽车强国的必由之路.随着市场占有率逐渐提升,相比较传统车分钟级加油速度,新能源车充电难、充电慢的问题日益凸显,严重影响用户体验与新能源产业发展,其主要原因在于目前电池内部状态难以精准感知.