电压对锂离子电池高温存储产气的影响

研究了不同电压锂离子电池及其正、负极在70℃存储时的产气现象。研究表明,随着电池电压的降低,正极侧产气量逐渐降低,负极侧产气量逐渐增加,而且低电压(电压≤3.3 V)电池负极侧产气量远大于较高电压(电压≥3.5 V)电池负极侧产气量;较低电压(电压≤3.7 V)电池的正极侧产气量小于负极侧产气量。另外,对不同电压电池负极的XRD图谱进行了分析,结果说明3.3 V以下负极几乎处于完全脱锂状态。同时,采用气相色谱测试对不同电压电池负极的产气进行成分分析,说明负极产气是负极与电解液的还原反应产生的。结合不同电压电池负极高温产气量测量结果、XRD图谱分析结果和气相色谱分析结果,证明了:在70℃高温环境存储时,锂离子电池产气主要是由于负极在完全脱锂状态下SEI膜氧化分解后与电解液的反应造成的,产气量的变化跟负极嵌锂程度相关。     

高比能锂离子电池过充失效机理研究

对NCM811/SiOx+C体系锂离子电池进行不同倍率及不同程度的过充,充分研究了动力电池过充过程中电池和材料发生的变化.揭示了高比能量电池过充失效的根本原因为过充过程中电解液在电极界面发生分解反应,产生大量的热导致隔膜破孔,内部短路.研究成果可为高镍体系电池安全性改善提供参考依据.     

钛酸锂电池胀气成分的气相色谱分析

介绍了使用气相色谱仪(GC)对钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))电池的胀气进行量化分析的方法。电解液成分不同的Li_4Ti_5O_(12)软包电池在55℃循环多次后,产生不同程度的胀气。使用标准气体对气相色谱仪进行标定后,再对电池的胀气成分进行量化分析。发现使用碳酸乙烯酯(EC)作为电解液溶剂的主要成分时,CO_2为生成气体的主要成分,其次是H_2和CO。在EC基的电解液中加入硅烷作为添加剂时,CO_2的含量超过90%,而且产气量也大大增加。当使用碳酸丙烯酯(PC)替换EC,并使用添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)时,产气量大大减少,生成气体的主要成分是H_2和CO_2。经过数百次循环后,放电态的软包电池放置于55℃烘箱存储两个月,生成气体中H2和CO2的含量减少,CO的含量增多。     

锂离子电池鼓胀分析

以一起客户投诉为研究切入点,通过电感耦合等离子体光谱分析法(ICP)、扫描电子显微镜法(SEM)、气体成分测试等手段分析了该客户投诉电池的鼓胀原因,并对其机理做了阐释。实验模拟了过放、高温浮充,对过放、高温浮充的现象以及规律进行了分析。过放电池正极Cu含量超过0.1%(质量分数),气体成分中CO_2含量超过90%;过充导致电池鼓胀时,负极Co含量超过0.1%(质量分数),气体成分中存在较多的烷烃类气体,同时存在隔膜氧化现象。     

轨道交通用钛酸锂电池不一致性研究

以搁置一年的钛酸锂电池单体及模块为研究对象,分别对不同荷电状态下搁置的单体和模块进行初始电压、剩余电量、充放电容量等参数的测试,得出单体电池电压及内阻分布;并采用容量增量分析法分析钛酸锂电池在浮充搁置状态下性能的变化,进而研究不一致性对长期处于浮充状态的辅助电源寿命及性能产生的影响。通过整箱电池的电压分布,结合OCV-SOC特性曲线,选出浮充的最佳电压点,为轨道交通中使用的钛酸锂电池充放电控制策略的制定提供可靠依据。     

备用电源用的阀控式胶体蓄电池

目前人们所熟知的备用电源用途阀控式铅酸蓄电池有两种技术,胶体电解质技术和AGM系统。两种系统与普通电池的区别在于使用了固态化的电解液,实现了氧的再化合。胶体式蓄电池比AGM结构电池的再化合速度低,因而其浮充电流小,产生的热量也比AGM的电池少许多。由于胶体电池的浮充电流小,还没有观察到在浮充条件下由于过热而导致热失控现象。讨论了工业用胶体蓄电池的气体释出和浮充寿命。用户十分希望不通过放电来辨别阀控式电池的健康状态,但到目前为止还未能实现。     

备用型铅酸蓄电池浮充制式研究与探讨

失水和正极板栅腐蚀是铅酸蓄电池在备用电源场景下的主要失效模式。通过对备用型铅酸蓄电池进行全浮充和间歇式浮充的浮充寿命测试,同时采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)等测试方法,对比分析了两种浮充制式对正极的板栅腐蚀程度和铅膏成分的影响。结果表明,采用间歇式浮充制式,能够有效地减少铅酸蓄电池的浮充电量和失水,但是对于板栅腐蚀引起的电池浮充使用寿命衰减改善效果不明显。     

乙酸乙酯作为锂离子电池防过充添加剂研究

采用循环充放电测试、循环伏安扫描、过充测试、交流阻抗分析等手段,对乙酸乙酯作为锂离子电池电解液添加剂进行了探索研究。研究发现,乙酸乙酯的氧化反应峰峰值为4.25 V,还原反应峰峰值为4.5 V,在LiFePO4锂离子电池中以0.2 C/4.2 V恒流充放电测试发现电池循环性能良好;在以0.5 C/4.2 V、1 C/4.2 V、0.2 C/4.6 V下过充测试发现,电池没有发生漏液、起火等现象;交流阻抗分析发现添加剂对电解液阻抗影响较大。     

锰酸锂电池中水分及产气的研究

考察了不同比表面积、pH值等物性参数的锰酸锂正极材料的吸水特性影响,发现低比表面和低pH值的锰酸锂吸水性最弱。采用相同正极,不同水分含量的负极组装成5 Ah动力电池,随着内部水分含量的增大,电池55℃高温的衰减速率加大,而且水分高的电池出现严重的内部产气现象,重点对电池产生气体进行了分析,得到气体主要来自于电解液中的EC分解及DMC和EMC溶剂的挥发。     

三元电池和钛酸锂电池性能失效研究

锂离子电池寿命和安全已引起广泛关注。以25 Ah三元锂离子电池(NCM/C)和4.5 Ah钛酸锂电池(NCM/LTO)为样品,对比分析了这两种正极相似负极不同的电池在高温和低温工况下电池全寿命周期内性能衰退规律。拆解了新电池和循环后的电池,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对电池负极的形貌和界面进行对比;利用气相色谱(GC)分析了电池产气的组分和含量;采用C80微量量热仪对电池负极热学性能进行研究。结果表明,锂离子电池负极界面发生电解液分解的产气副反应是导致电池寿命快速衰退的重要原因;负极表面发生析锂是电池安全性能降低的主要因素。     

锂/亚硫酰氯电池内阻与容量之间的关系

对ER14250型锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)实体电池(3.6 V/1.2 Ah)不同放电状态下的电池内阻进行测试,结果表明,放电过程中电池放电容量小于0.8 Ah之前,电池内阻几乎没有变化,放电容量达到0.8 Ah时.电池内阻开始明显增大,所以通过测量电池内阻变化有可能预测约30%(0.4 Ah)的剩余容量.碳包孔隙体积及活性表面的减少、电解液导电能力的减小、反应产物SO2气泡的存在,是影响电池内阻变化的重要因素.     

阀控密封铅酸蓄电池电导/内阻与电池性能关系研究

主要研究了温度、静置时间、浮充电压、浮充时间等对AGM系列电池的电导/内阻的影响;并通过高温加速寿命试验,研究了电池内阻与电池寿命的关系;又通过对报废电池电导/内阻的研究,得出不能单纯用电导/内阻测试结果来判断电池的容量或寿命状况的结论。     

锂离子电池热失控气体及燃爆危险性研究进展

综述锂离子电池热失控产物情况和产气机理,并归纳总结热失控气体危险性研究进展.锂离子电池热失控气体主要成分为CO2、CO、H2和碳氢化合物;燃爆危险性因素主要为爆炸极限、爆炸超压及层流火焰速度等.电池的材料种类、荷电状态(SOC)和温度等因素均会对产气造成影响,进而影响热失控气体的危险程度.对锂离子电池热失控后产生气体的燃爆性质及爆炸危险性进行展望.     

VC劣化电解液高电压性能的原因探索

碳酸亚乙烯酯（VC）常用作锂离子电池电解液添加剂，可在石墨负极形成固体电解质相界面（SEI）膜，但可能影响碳酸盐电解质的高电压性能。研究VC在LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）高电压正极中的电化学性能及副反应，结果表明：VC添加剂在一定程度上降低了碳酸酯体系电解液的氧化分解电位，从而导致难以在高电压电池中应用。分析不同充电过程中的表观容量，证实VC在正极材料的平台电位4.75 V下就会发生一定的分解；而在设定的恒压（4.95 V）充电段，会发生一个缓慢而持久的氧化分解过程，且存在较大的反应电流，使电池体系无法停止充电，造成电解液更持久的氧化。全电池循环性能测试结果表明：含VC的碳酸酯体系电解液的循环寿命较短，且在充电过程会有气体产生，导致电池鼓胀。     

锂离子电池正极/电解液的界面反应

锂离子电池中的正极/电解液界面反应:电解液的氧化分解、正极材料腐蚀溶解及正极材料的自热氧化还原反应等,均能对电池的电化学性能和安全特性产生不良影响.正极材料的氧化性与电解液的不稳定是导致正极材料与电解液间反应的主要因素,正极材料的掺杂改性与表面包覆以及增强电解液稳定性是抑制此反应的主要途径.     

基于气体在线监测的磷酸铁锂储能电池模组过充热失控特性

磷酸铁锂储能电池的热失控预警是其大规模推广应用急需解决的问题。首先分析了磷酸铁锂电池热失控产气机理,以硬壳磷酸铁锂电池模组和软包磷酸铁锂电池模组作为试验对象,分别由32块单体电池4并8串组成和72块软包单体电池6并12串组成,搭建与真实储能舱环境一致的试验平台。通过恒流过充的方式研究硬壳和软包磷酸铁锂电池模组过充至热失控的全过程,并采用可见光摄像头、气体探测器、红外监控系统进行全方位的产气在线监测。试验结果表明:磷酸铁锂电池过充至热失控燃烧是一个渐变的过程,并不是突变的;硬壳磷酸铁锂电池和软包磷酸铁锂电池过充热失控特性存在差异,但产气类型及气体质量浓度变化趋势基本一致;磷酸铁锂电池热失控各阶段反应现象与气体的质量浓度变化存在相互联系,可将H2、CO、CO2作为一级预警,HCl、HF作为二级预警,通过监测气体质量浓度变化,在过充的早期阶段做好应对措施,避免储能电池进一步热失控燃烧。研究结果可为磷酸铁锂储能电站的预警和消防提供有效的理论和试验支撑。     

基于衰减模式的锂离子电池状态诊断

对MCMB/LiCoO_2锂离子电池的衰减模式进行研究,结果表明:正极荷电状态(SOC)移动,正极材料结构衰退,正极、负极极化和电解液动力学衰退是造成全电池容量衰减的共同原因,其中正极SOC移动是主要因素。基于上述电池衰减模式建立状态诊断模型,模拟电池的充放电曲线,模拟结果与实验结果吻合程度较高。基于电池衰减模式的诊断方法,可分析电池在循环老化过程中的状态变化。     

后备用VRLA电池充电方式的探讨

说明了浮充电方式用于后备电源的特点,以及VRLA电池和开口富液式电池在浮充电状态下的区别。并且,从反应原理上说明了传统的浮充电方式并不适合VRLA电池特性,以及导致VRLA电池浮充寿命短的根本原因。解释了间歇充电方式比浮充电方式更适合于后备用VRLA电池的原因,以及间歇充电方式对于提升VRLA电池在后备应用中可用性的优势。     

SF_6分解组分的红外光谱定量测定

SF6发生局部放电时会生成一定的稳定特征分解组分,利用这些特征组分可以监测GIS内部绝缘状态。分别采用SF6气体与高纯氮气作为红外检测背景气体获取SF6分解组分的光谱图进行了比较,选取SF6作为红外检测背景气体。测量了SOF2、SO2F2、SO2、CO标准气体的红外吸收光谱图,选取了其最优吸收峰,计算了最优峰处的吸光系数。对局部放电试验装置进行了放电量标定,在5个局部放电量下进行多组红外检测,结果表明存在临界放电量,不同放电时间和放电量下各组分产气率不同。SOF2、SO2F2的产气率随放电量及放电时间变化较有规律,可以用产气率反演局部放电程度;SO2和CO产气率变化复杂,但其变化趋势同样可以用于表征内部绝缘状态。     

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。