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.     

动力型18650锂离子电池的过充电性能

通过对采用不同正极材料、功能电解液制成的动力型18650锂离子样品电池进行过充电性能实验,发现不同条件制作的电池过充时具有不同的温度、电压变化特性曲线,研究分析了影响动力型18650锂离子电池的过充性能的各种因素,发现几种条件下制作的动力电池可以在过充时不发生起火、爆炸,但过充电压升到一定值后电池已不能再正常使用.要确保动力电池的安全可靠使用,还需要在盖帽及电池外部加强安全保护措施.     

钴酸锂正极锂离子电池的过充电安全性

分析了影响锂离子电池安全性的主要因素和关键材料。通过钴酸锂(LiCoO2)表面包覆和使用电解液阻燃添加剂,研制了具有较好耐过充安全性的原型LiCoO2正极锂离子电池。该电池经1C、20 V过充电,没有燃烧的现象。     

锂离子电池过充电行为研究

从充电倍率、负极材料的种类以及正负极材料的电容量匹配等方面,研究了锂离子电池的过充电行为.结果表明:当以低倍率(0.1C和0.5C)过充电时,电池仍可维持密封完好状态;当电池以高倍率(如1C)过充电时,电池的气阀被冲开,内部电芯的温度高达182℃,比电池壳表面的温度高出80℃.在相同电容量匹配的情况下,负极材料的种类对电池过充电的影响很小;正极过量越多,电池的电压平台越长,电压曲线也越不平滑,电池壳表面达到的最高温度也越高;正极量的变化比负极量的变化对锂离子电池过充电行为的影响更大.     

商用钴酸锂电池过充电安全性研究

过充电是锂离子电池最常见和最危险的失效方式之一,探究锂电池过充电过程中的行为特性与安全性变化至关重要.从充电速率与截止电压两个方面,研究了不同实验条件下商用钴酸锂电池的过充电安全性.结果 表明:充电速率对钴酸锂电池过充测试中电池表面温度的峰值影响较大.随着充电速率的增加,锂离子电池的温升更严重,电池故障所需时间更短;随着过充截止电压的升高,钴酸锂电池内部会发生副反应,导致电池表面温度出现第二次峰值,进而对电池造成不可逆损伤.在高速率充电(3 C)时截止电压对电池峰值温度影响较大,而在中低速率(2 C及以下)时不易受截止电压影响.可为钴酸锂电池的安全性设计和电池管理系统中过充故障的安全管理提供理论依据与技术参考.     

LiCoO2/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2混合正极材料过充电行为研究

采用质量比为50∶50的钴酸锂和镍钴铝锂制成混合正极材料,并对其充放电曲线特征和耐过充电性能进行了研究。结果表明：与单一钴酸锂材料相比,混合材料中的镍钴铝锂在充放电过程中先主要被充电,而放电过程中,钴酸锂先主要被放电;当电池过充电4.8 V后,混合材料表现出较优异的耐过充性能。     

LiCoO2过充性能的研究

为了使锂离子蓄电池大型化之后依然保持良好的过充性能,研究了正极材料LiCoO2的不同物理性质对过充性能的影响。结果表明,以5C电流对电池进行充电,充至10V的过程中,造成电池发生爆炸的过充电量只与正极材料的质量大小有关而与负极材料的质量大小无关;LiOH为锂源、合成产物平均粒径为10～11mm、pH≤7的正极材料LiCoO2,其过充性能优良。由此可知,生产LiCoO2材料时,通过控制正极材料LiCoO2的平均粒径和pH值可以改善锂离子蓄电池的过充性能。     

锂离子电池耐过充添加剂的研究

环己基苯和二甲苯作为耐过充添加剂加入锂离子电池电解液中。环己基苯和二甲苯分别在4.70 V、4.66 V(vs.Li/Li )处发生电聚合反应。聚合物几乎全部覆盖在隔膜表面,阻断了反应,改善了电池的安全性。添加5%添加剂的电池,均可耐3C1、0 V过充电,且对电池正常充放电时的电化学性能影响很小。     

锂离子电池负极材料MCMB的过充电行为

研究了过充电对MCMB电极性能的影响.在电位为-0.045 V(vs.Li/Li )时,会发生锂的沉积,且过充时间越长、倍率越高,锂的沉积质量越大.过充电后,MCMB电极的充放电性能下降.SEM与xRD的分析结果说明:过充电后MCMB电极的结构没有发生变化,性能下降是电极表面沉积的锂与电极表面形成的钝化膜所致.     

锂离子电池安全性能评价研究

综合考虑锂离子电池的安全性能检测要求和重点项目,以红外热像技术检测多次循环后的电池在过充过程中的温升,利用电池程控测试仪检测电池的电学信息,建立"热电"综合评价体系,并在3 C过充电条件下,将50℃的温度极值和5.0 V的电压极值确定为量化指标,对电池体系的安全性能进行评价。该评价系统具有快速、灵敏和全场性的优点。     

聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研究

研究了正极厚度、正极导电剂含量、负极材料、电池尺寸以及电解液对聚合物锂离子电池高倍率放电性能的影响,结果表明:提高正极导电剂的含量能提高电池10.0 C倍率的放电性能;采用薄正极、中间相碳微球(MCMB)负极材料扣大电池尺寸设计,也能提高电池的高倍率放电性能;在高于10.0 C倍率放电时,功能电解液对高倍率放电性能有较大影响.通过各种影响因素的优化组合,得到了一种聚合物锂离子电池.该电池的最大放电倍率可达20.0 C;300次循环后,10.0 C放电容量仍保持初始容量的84%.     

环己苯和三乙胺对锂离子蓄电池的过充保护

用循环伏安、充放电仪、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了环己苯和三乙胺对锂离子蓄电池的过充保护作用以及对电池综合电性能的影响。研究表明,环己苯在4.7V(vs.Li/Li )发生电聚合反应,生成导电聚合物膜聚环己苯使电池自放电至安全状态,防止了电池的过充;三乙胺与氢质子反应,不但提高了电池的过充能力,而且有效地抑制了电池的膨胀;环己苯与三乙胺的联合应用可使方型锂离子蓄电池(型号:063048)耐2C-10V的过充;在正常充放电状态下,环己苯的加入不影响电池的综合电性能。     

锂-硫酰氯电池的性能改进

综述了锂 硫酰氯电池的优缺点和性能改进等方面的研究工作。锂 硫酰氯电池是一种液体正极一次电池 ,开路电压高 ,安全性能好 ,负极锂的腐蚀和正极的极化是该电池最主要的缺点。通过增大正极表面积、在电解液中加入添加剂或者改进电池结构等方法 ,可以改善电池的性能     

2-氯苯甲醚对锂离子电池防过充性能的影响

采用循环伏安扫描、充放电循环、过充测试等手段,研究了2-氯苯甲醚作为锂离子电池电解液添加剂,对电池的防过充性能及常温循环寿命、高温循环性能的影响.研究发现,2-氯苯甲醚的氧化峰电位为4.67 V(vs.Li/Li~+),在磷酸铁锂电池中与石墨负极具有较好的相容性.0.5 C/5 h、1 C/3 h过充时不漏液、不起火、不爆炸;作为添加剂使用时电池1 C倍率常温循环338次容量保持率为81.4%:60℃高温1 C倍率循环200次容量保持率为79.9%.     

三元层状正极材料的电化学性能影响因素研究

三元层状正极材料是非常有应用前景的动力型电池正极材料,而其电化学性能还有待于进一步提高。研究了正极片厚度、隔膜类型、电解液组成和负极表面变化等因素对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(NCM111)材料电化学性能的影响。研究发现随着正极极片厚度的增加,电池在循环过程中容量衰减严重;相比于聚丙烯(PP)隔膜,聚酰亚胺(PI)隔膜由于具有更好的浸润性,提高了电池的放电容量;电解液中低粘度链状碳酸二乙酯(DEC)的含量对电极相容性和正极材料中过渡金属离子溶解都有较大影响;负极表面锂枝晶的形成降低了电池的循环性能。     

锂离子二次电池电极材料的选择

通过对各种正负极材料进行对比试验，采用其中容量高的电极材料组装成电池进行电容量测试，从而选出较优的正负极材料。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

提高MH-Ni电池循环寿命的研究

循环寿命是MH Ni电池的重要指标之一。从材料的角度综述了MH Ni电池循环寿命下降的原因 ,指出负极贮氢合金性能的衰减、正极氢氧化镍性能的恶化和隔膜本身性质的变化所带来的碱液丧失是导致MH Ni电池循环寿命降低的主要因素。同时 ,指出优化负极合金的组分 ,对合金进行表面处理可提高合金的抗粉化、氧化或耐酸碱腐蚀的能力 ;通过添加合适的添加剂如Co、Zn、Cd等可提高氢氧化镍的活性 ,抑制镍电极的膨胀并提高镍电极的充电接受能力 ;选用面电阻小、吸碱率大、综合性能好的隔膜可保证电池内合适的电解液量 ,从而也可以提高电池的循环寿命     

NiOOH调节MH/Ni电池负极放电储备容量的研究

根据MH/Ni电池的设计原理和正极活性物质NiOOH的放电特性,对采用电解氧化法制备的、具有不同氧化度的NiOOH调节负极放电储备容量的方法进行了研究.结果表明:MH/Ni电池的正极掺入不同氧化度的NiOOH,可以调节负极放电储备容量,减少负极活性物质的用量,缩短MH/Ni电池的活化时间.     

二甲苯用作锂离子电池过充保护的添加剂

二甲苯作为耐过充添加剂加入锂离子电池电解液中,实验发现,当电压为4.5 V(相对于Li/Li+)时,二甲苯开始在正极发生反应.并扩散在正极与隔膜之间.生成的物质阻止了Li+的传递,从而实现了过充电保护.