氧化还原电池组等效电路模型

本文综合考虑氧化还原二次电池内部的电化学反应和电池组漏电电流,建立了氧化还原电池组的等效电路模型. 以1 kW额定输出功率的全钒液流储能电池组为例,测试电池组暂态响应和自放电曲线,确定了等效电路模型的重要参数,比较模拟结果与实验结果,计算电池组的内阻和自放电电流,可知漏电电流造成的容量损失约占系统总容量损失的60%左右.     

基于锂离子电池老化行为的析锂检测

析锂会极大地影响锂离子电池的寿命和安全性,锂离子电池的析锂检测十分必要. 本文根据锂离子电池的两种主要老化机理-SEI(Solid Electrolyte Interface)膜生长和析锂对老化行为上的不同影响,基于多应力作用下的锂离子电池循环老化实验结果,提出了两种检测析锂的方法,分别为内阻-容量轨迹法和阿伦尼乌斯准则法. 两种方法的判定结果具有良好的一致性. 之后,利用微分电压法区分了电池容量损失的不同来源,并进行了电池负极片EDS（Energy Dispersive Spectrometer）能谱分析,对析锂检测方法进行了验证. 本文方法只需利用电池老化过程中可测的容量和内阻等电学量,判断方法简便,可实现非解体检测;同时,利用了单次循环的微量析锂在时间尺度上的累积,对析锂工况的辨识具有较高的敏感性. 本文方法对锂离子电池的寿命加速测试、延寿使用、安全管理等具有重要意义.     

锂硫电池多功能涂层隔膜的研究进展与展望

先进储能系统的开发对于满足电动汽车、便携式设备和可再生能源存储不断增长的需求至关重要. 锂硫（Li-S）电池具有比能量高、原材料成本低和环境友好等优点,是新型高性能电池研究领域中的热点. 然而,锂硫电池面向实际应用还存在许多问题,如可溶性多硫化物中间体的穿梭效应、锂枝晶生长以及锂硫电池在使用过程中的热稳定性和安全性等. 设计开发多功能涂层隔膜是改善锂硫电池上述不足的有效策略之一,在本综述中,详细论述了锂硫电池多功能涂层隔膜的研究进展. 包括聚合物材料、碳材料、氧化物材料、催化纳米粒子改性的功能化涂层隔膜及增强电池热稳定性、安全性的特种功能隔膜,对其作用特性进行了系统分析,并对未来研究发展提出展望.     

高安全性阻燃动力锂离子电池隔膜

逐年加剧的能源短缺以及日益严重的环境污染问题使得发展电动汽车日益迫切.电动汽车安全问题对动力锂离子电池在大功率输出和高安全性能等方面提出了更高的要求.隔膜电解质体系是制约动力锂离子电池快速发展的重要瓶颈之一,因此,开发高性能的隔膜对提高动力锂离子电池的综合性能至关重要.本文综述了近年来隔膜材料的种类、制备工艺、性能以及本课题组在高安全性阻燃动力锂离子电池隔膜方面的研究进展,并对未来电池隔膜的发展方向进行了预期和展望.     

全钒液流单电池充放电行为及特性研究

建立具有外置双饱和甘汞参比电极及双液流电池的实验装置系统.使用该装置可在同一时刻同时测定小型液流单电池充放电时的电池电压、电池正负极电位及正负极开路电位,进而计算充放电过程电池的欧姆内阻降(iR)及其正负极过电位.以石墨毡为电极、Nafion 117作隔膜的全钒液流单电池,在60 mA.cm-2电流密度下,每一充放电循环的平均iR降约占总电压损耗的74%,表明该电池的电压效率受制于电池的欧姆内阻.充放电曲线显示,电池放电终点之所以出现主要是由于电池负极电位在放电末期的快速上升而引起的.本文设计的全钒单电池于60 mA.cm-2下工作时,其电压及能量效率分别达89%和85%,表明该电池结构合理,且石墨毡是钒电池合适的电极材料.     

海胆状碳纳米管/纳米多面体超结构用于长寿命锂硫电池

<正>过去的二十多年中,锂离子电池由于较高的能量密度逐渐占有能源存储市场,广泛应用于消费电子产品中。近年来电动汽车和可再生能源等高端应用的发展对二次电池的性能提出了更高的要求。开发更高能量密度的二次电池体系势在必行。以单质硫为正极,能提供高达1675 mAh?g~(-1)     

碳燃烧合成锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4

锂离子电池自1991年推出以来得到迅猛发展,广泛用作各种电子器件的电源。近年由于能源和环境问题日益突出,电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)日益受到重视,其关键是高功率密度电池。现有的二次电池中,锂离子电池是最适合的车用动力电池。提高锂离子电池功率的一个主要途径是提高正极材料的工作电压。因为正极材料的工作电压越高,电池的比功率就越高,就更适合用作电动汽车的动力电池。     

碳燃烧合成锂离子电池正极材料LiN0.5Mn1.5O4

锂离子电池自1991年推出以来得到迅猛发展，广泛用作各种电子器件的电源。近年由于能源和环境问题日益突出，电动汽车（EV）和混合电动汽车（HEV）日益受到重视，其关键是高功率密度电池。现有的二次电池中，锂离子电池是最适合的车用动力电池。提高锂离子电池功率的一个主要途径是提高正极材料的工作电压。因为正极材料的工作电压越高，电池的比功率就越高，就更适合用作电动汽车的动力电池。     

专访钠离子储能领域领军人物：余彦教授

正储能技术是实现太阳能、风能等可再生能源发电并网普及应用和智能电网建设所急需的核心技术之一。随着规模化储能及电动汽车技术的推广应用,锂资源紧缺问题可能成为制约其大规模应用的最大障碍。相比于传统的锂离子电池,钠离子电池具有低成本、高安全性的优点。因此被赋予厚望。近几年来,     

下一代能源存储技术及其关键电极材料

由于能源危机与环境问题,全球能源的消耗正逐渐从传统化石能源转向其它清洁高效能源。高效清洁能源的存储是电动汽车和智能电网的关键技术,对新能源、新材料和新能源汽车国家战略新兴产业的发展具有重要意义。锂离子电池是目前广泛应用的一种能源存储器件。电动汽车和智能电网对能量密度、功率密度、循环寿命和成本等方面的要求越来越高,传统的锂离子电池面临巨大挑战,发展下一代能源存储技术迫在眉睫。高能量密度的锂硫电池和锂空气电池,低成本、高安全性的室温钠离子电池受到了越来越多的关注。本文简要总结了近年来锂硫电池、锂空气电池和钠离子电池及其关键电极材料的研究进展,并对这些新型能源存储技术存在的问题和未来的前景做出了分析和展望。     

电化学储能研究22年回顾

本文回顾了22年来作者的电化学储能研究活动,共分三个部分. 第一部分叙述高比能量、高比功率储能器件研究,包括锂硫电池研究（硫复合正极材料、锂硫电池制作、锂硼合金作为锂硫电池负极、硫-锂离子电池新体系）、超级电容器研究（超级活性炭、以酚醛树脂为原料制备电容炭、碳纳米管阵列中寄生准电容储能材料、氧化镍干凝胶准电容储能材料、归纳出电容炭材料的性能要求、电容器研制、确定“第四类”超级电容器）、锂离子电池研究（锂离子电池与可再生燃料电池的对决、双变价元素正极材料、磷酸钴锂正极材料、高功率锂离子电池的制作）. 第二部分叙述规模储能电池研究,包括液流电池新体系研究（蓄电与电化学合成的双功能液流电池、全金属化合物单液流电池、有机化合物正极的单液流电池）、致力于振兴铅酸电池（推广铅蓄电池新技术、铅炭电池的研究、铅酸电池新型板栅的研究）,储能电池（站）的经济效益计算方法. 第三部分叙述电动汽车发展路线研究,包括氢能燃料电池电动汽车、纯电动汽车与混合动力汽车、对我国电动汽车发展路线的建议、力争电动汽车补贴的合理化、坚守电动汽车“节能减排”宗旨、提出“发电直驱电动车”. 最后的结束语谈了三点感悟.     

The application of nanostructured transition metal sulfides as anodes for lithium ion batteries

With wide application of electric vehicles and large-scale in energy storage systems, the requirement of secondary batteries with higher power density and better safety gets urgent. Owing to the merits of high theoretical capacity, relatively low cost and suitable discharge voltage, much attention has been paid to the transition metal sulfides. Recently, a large amount of research papers have reported about the application of transition metal sulfides in lithium ion batteries. However, the practical application of transition metal sulfides is still impeded by their fast capacity fading and poor rate performance. More well-focused researches should be operated towards the commercialization of transition metal sulfides in lithium ion batteries. In this review, recent development of using transition metal sulfides such as copper sulfides,molybdenum sulfides, cobalt sulfides, and iron sulfides as electrode materials for lithium ion batteries is presented. In addition, the electrochemical reaction mechanisms and synthetic strategy of transition metal sulfides are briefly summarized. The critical issues, challenges, and perspectives providing a further understanding of the associated electrochemical processes are also discussed.     

A comprehensive review of battery technology for E-mobility

Electric vehicles are proven to be a potential alternative to traditional transport technologies and contribute largely to reducing fossil fuel consumption. In this review, various battery technologies used in electric vehicles are discussed in detail with their research advancements. In the market, various types of electric vehicles along with hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles demand batteries with high energy density, easy charging and discharging with good cycle life and low cost. Hence this article mainly focuses on the types of battery with these parameters in detail. Many battery technologies are currently employed in electric vehicles but the most frequently used batteries are Lithium-ion batteries. Thus, a greater focus is given to Li-ion batteries and their development by detailing the material-specific advancements in their electrode and electrolyte system.     

钠离子电池磷酸盐正极材料研究进展

近年来,钠离子电池因其原材料丰富、资源成本低廉及安全环保等突出优点,在电化学规模储能领域和低速电动车中具有广阔的应用前景。聚阴离子型磷酸盐具有稳定的框架结构、合适的工作电压和快速的离子扩散路径等特征,是一类极具研究价值和应用前景的钠离子电池正极材料。但是,磷酸盐正极材料电子导电性差和比能量偏低等缺陷限制了其走向实际应用。研究工作者通过体相结构调控和微纳结构设计等手段进行改性研究,旨在提升磷酸盐正极材料的性能表现、推动钠离子储能体系的研究开发。本文综述了钠离子电池磷酸盐正极材料的最新进展,包括正磷酸盐、焦磷酸盐、氟磷酸盐和混合磷酸盐化合物,通过对磷酸盐材料的晶体结构、储钠机理和改性策略等方面的综述,揭示材料成分、结构与电化学性能之间的本征关系,为聚阴离子磷酸盐正极材料的持续改性和新型磷酸盐高压正极材料的探索开发提供指导。     

聚碳酸酯基固态聚合物电解质的研究进展

液态锂离子电池由于采用易泄露、易挥发、易燃烧的碳酸酯有机溶剂,在高温或极端条件下使用时,存在极大的安全隐患.使用固态电解质替代液态电解液,可以从根本上避免此类安全问题的发生,与此同时还可以大幅度提升固态锂电池的能量密度.固态电解质又分为无机固态电解质和聚合物固态电解质2大类.无机固态电解质能够在宽的温度范围内保持化学稳定性,并且电化学窗口较宽,机械强度更高,室温离子电导率较高,但脆性较大,柔韧性差,制备工艺复杂,成本较高.聚合物固态电解质,室温离子电导率偏低,难以满足室温锂离子电池的应用,但其加工成型容易,形状可变.比较而言,固态聚合物电解质,更适宜大规模生产,离产业化相对更近.固态聚合物电解质中研究较多的是聚醚基固态聚合物电解质(如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷),但其缺点是室温离子电导率低,需要对其改性或进一步开发综合性能更加优异的其他固态聚合物电解质.聚碳酸酯基固态聚合物电解质由于其特殊的分子结构(含有强极性碳酸酯基团)以及高介电常数,可以有效减弱阴阳离子间的相互作用,提高载流子数量,从而提高离子电导率,因此被认为是一类非常有前途的固态聚合物电解质体系.基于此,本文重点综述了最近研究热点的聚碳酸酯基固态聚合物电解质,包括聚(三亚甲基碳酸酯)体系、聚(碳酸丙烯酯)体系、聚(碳酸乙烯酯)体系和聚(碳酸亚乙烯酯)体系等,并详细阐述了上述每种聚碳酸酯基固态聚合物电解质的制备、电化学性能、优缺点及改性手段,归纳出其离子配位-解配位过程和离子扩散机制,还对聚碳酸酯基固态聚合物电解质的未来发展方向和研究趋势望进行了预测和展望.     

镍铁电池的工业应用及最新研究进展

镍铁电池具有安全环保、成本低廉和使用寿命长等优点,广泛应用于电网储能、备用电源等领域。 此外,镍铁电池在电动汽车领域也表现出了良好的应用前景,受到许多国家的关注。 本文介绍了镍铁电池的原理和结构设计。 结合目前国内外镍铁电池的研发情况,概述了镍铁电池的综合性能和应用概况,重点围绕铁负极的问题,阐述了镍铁电池的研究现状与发展方向。     

Lithium‐Ionen‐Technologie und was danach kommen könnte

The efficient and effective storage of electrical energy with batteries is key for sustainable energy supply and emission free mobility. At present, lithium ion technology is the “best” high energy density battery and the first choice for use in electric vehicle applications, whereas for stationary storage of electricity a large number of battery technologies, including lithium ion batteries (LIB) , are in competition to each other. Even though the LIB is one step ahead of other battery technologies at the moment, this race is still open. Several new battery chemistries, such as lithium/sulfur, metal/air, sodium, magnesium and dual ion battery technologies are discussed as replacement or complementary technologies to lithium ion. The hope for improved and better battery technologies of the future is still high.     

New Li-ion Battery Evaluation Research Based on Thermal Property and Heat Generation Behavior of Battery

We do a new Li-ion battery evaluation research on the effects of cell resistance and polariza-tion on the energy loss in batteries based on thermal property and heat generation behavior of battery. Series of 18650 cells with different capacities and electrode materials are evalu-ated by measuring input and output energy which change with charge-discharge time and current. Based on the results of these tests, we build a model of energy loss in cells' charge-discharge process, which include Joule heat and polarization heat impact factors. It was reported that Joule heat was caused by cell resistance, which included DC-resistance and reaction resistance, and reaction resistance could not be easily obtained through routine test method. Using this new method, we can get the total resistance R and the polarization parameter η. The relationship between R, η, and temperature is also investigated in orderto build a general model for series of different Li-ion batteries, and the research can be used in the performance evaluation, state of charge prediction and the measuring of consistency of the batteries.