锂离子电池的发展现状及展望

锂离子电池具有比能量高、无记忆效应、工作电压高以及安全、长寿命的特点。本文回顾了锂离子电池的发展历史,分析了锂离子电池的工作原理,总结了锂离子电池的特点,综述了目前锂离子电池常用的正、负极电极材料和电解质,最后分析了锂离子电池目前存在的问题并对其未来的发展进行了展望。     

石墨烯在柔性锂离子电池中的应用及前景

随着具有变形功能的移动电子设备的出现和发展,为其供电的可变形、柔性锂离子电池近年来受到广泛关注.柔性锂离子电池一般指具有可逆弹性变形能力,同时可正常工作的锂离子电池.按照变形难易程度,大部分研究中的柔性锂离子电池,均指可弯折柔性锂离子电池.本文总结了石墨烯在可弯折柔性锂离子电池领域的进展情况.石墨烯具有很高的电子电导率,可将石墨烯附着于高分子、纸、纺织布等柔性基底上,利用基底提供柔性支撑、力学性能,石墨烯提供导电网络,形成石墨烯/柔性基体复合结构.利用石墨烯的二维柔性结构及表面官能团,与其他材料复合,能够制备出一体化石墨烯复合柔性电池电极.石墨烯柔性复合材料作为电极时,能够提高电池的整体能量密度,因此具有更广阔的发展前景.本文同时介绍了柔性锂离子电池的力学特性和电化学性能表征方法,并对柔性锂离子电池的未来发展方向进行了预测.柔性锂离子电池发展趋势是提高其变形能力,并赋予柔性锂离子电池一定的可拉伸性能,以使其适应各种复杂应用;新型柔性锂离子电池也将具有自修复和快速充电能力;未来同时将研究喷涂或打印等新型柔性电极的制备和器件优化设计.虽然仍然存在尚待解决的问题,石墨烯柔性锂离子电池经过适当的电化学性能和力学性能改进,将在移动电子领域得到广泛应用.     

石墨烯在锂离子电池材料中大有可为

锂离子电池是一种典型的可充电电池,在储能技术领域占主导地位,应用极为广泛。近年来,科技发展对锂离子电池提出了更高要求,包括高能量密度、高安全稳定性等,驱动着电池材料与结构不断创新发展。研制石墨烯基复合正极负极材料,是极为活跃的方向。在此,对锂离子电池的结构、面临的突出挑战以及石墨烯基正极和负极材料研究前沿进行了介绍,重点围绕石墨烯增强电极材料电学特性的基本原理和复合材料制备技术作了阐述,也提出了未来发展动向。     

高电压正极材料在全固态锂离子电池中的应用展望

全固态锂离子电池是以固态电解质取代液体电解质的锂离子电池、它有望从根本上解决电池的安全性问题,如能实现其大容量化和长寿命,将在电动汽车和规模化储能领域具有非常广阔的应用前景.由于固态电解质比液态电解质有更宽的工作电位窗口,因此可以在全固态电池中使用具有较高电压平台的正极材料,通过提升电池的工作电压以获得高能量密度,从而实现大容量化.锂离子电池正极材料尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4,三元层状材料和富锂锰基正极材料都具有较高的电压平台,是全固态锂离子电池可选用的理想正极材料.本文介绍了尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4,三元层状材料和富锂锰基正极材料的结构和性能特点,重点阐述了与改善材料的电导率和界面性质相关的的研究,改善其作为全固态锂离子电池正极材料与固态电解质的匹配性能,从而全面提升全固态电池的性能.总结了3种材料在全固态锂离子电池中应用存在的问题,提出未来的技术攻关方向,并对其在全固态电池中的应用前景进行了展望.     

膨胀负极的力学强化:“厚密”硅-碳电极新策略

正随着人工智能时代的来临,消费电子器件便携性要求的提高以及电动汽车使用空间的限制,使锂离子电池的发展面临"空间焦虑",即体积能量密度已成为锂离子电池发展的当务之急.高(质量、体积)比容量的硅基负极是最有潜力部分取代商用石墨的锂离子电池用新一代负极材料,但在嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀,导致固态电解质界面(SEI)破裂及电极粉化等问题,使得容量迅速衰减.     

新型锂-液流电池

锂-液流电池将锂离子电池与液流电池进行了巧妙的组合,成为近年来电池体系创新的一个亮点.锂-液流电池正极采用可溶性氧化还原电对作为活性物质,负极采用电位最低、比容量大的金属锂,实现了不同电极反应和电解液体系的交叉应用,获得了比传统液流电池更高的工作电压,且不受锂离子电池电极材料比容量的限制.本文对锂-液流电池的组成结构、工作原理和性能特点进行了介绍,总结了其关键技术要素,对近年来锂-液流电池的研究进展进行了综述,并指出了其面临的挑战和未来发展的方向.     

锂离子电池热失控及其预警方法

相较于传统储能器件,锂离子电池具备高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优点,已被广泛应用于便携电子设备、电动汽车以及大规模储能等领域中.然而,随着锂离子电池能量密度的不断提升,其安全性受到极大挑战,电池安全事故频发.热失控是导致电池安全性不佳的主要诱因,其受到滥用情况、电池初始状态、工作条件以及电池结构设计的影响,无法完全避免.了解锂离子电池热失控的内在机制和外部特征,对电池热失控进行检测和早期预警,避免热失控引发的灾难性安全事故发生,可显著提升电池安全性.本文系统介绍了锂离子电池热失控的主要诱因(包括电滥用、热滥用、机械滥用等)、热失控发生的过程及早期预警信号和方法(包括电池电压/电阻、温度、压力、气体、声音、烟雾、火焰等).最后,对未来锂离子电池热失控预警的高精度、宽应用范围的发展趋势进行分析和展望.     

锂离子电池极片制造中的微结构演化

锂离子电池是能源领域的革命性创新,具有能量密度高、循环寿命长等优点,推动了新能源、新能源汽车等新兴产业的跨越式发展,并应用于卫星、无人机等国家战略领域,成为世界各国竞争的战略高地.锂离子电池的广泛应用不仅源于新兴能源材料的创新,还与制造工艺及装备技术的进步密不可分.极片制造作为生产锂离子电池最核心的过程,包括制浆、涂布、辊压三大关键工序,制造的正负电极构成了电化学反应载体和整个电池的核心.在电极制造中,多孔多组分电极微结构发生复杂的演化与定构过程,很大程度上决定了单体电池的能量密度、倍率特性等性能.本文分析极片制造中制浆、涂布和辊压技术进展与应用情况,重点讨论电极微结构在制造过程中的演化以及其对电池电化学性能的影响,旨在从“制造工艺-微结构-性能”之间的关系视角形成对电极微结构设计、材料制备、制造工艺的进一步认识,为研发高性能锂离子电池提供指导.     

锂电行业新星崛起：稳定的固态锂金属电池

正锂离子电池是当前大多数电子设备(包括电动汽车)的能量源泉。不过尽管优势突出、潜力巨大,它的一个固有缺陷不可忽视,那就是锂枝晶:锂电池充电时,锂离子还原,此过程会形成树枝状的金属锂;这些薄薄的、弯弯曲曲的枝状锂片可形成尖头,刺穿电池,导致短路或其他问题。此类情况最终将缩短锂离子电池的使用寿命。而对于研究者来说,解决树枝晶问题就是锂离子电池改进的重要方向。     

锂电池有望实现长寿

<正>近日,科学家发现了一种材料——锑晶体,可使锂离子电池在不牺牲电池寿命的情况下,拥有更多的能量。据介绍,锂离子电池通过在两个电极(负电的阴极和正电的阳极)之间来回传输离子来产生电力。但在目前的状态下,增加锂离子流动的努力因阳极材料的老化而受阻,阳极材料在充电和放电过程中会膨胀和收缩,导致更大的压力,从而降低电池的寿命。     

铅酸蓄电池的发展、现状及其应用

铅酸蓄电池(简称铅酸电池)从问世至今已有150多年的历史,因其价格低廉、技术成熟、性能可靠等优势,已成为目前化学电源中产量最大、应用最广的二次电池,长期以来被广泛应用于社会生产和生活的多种场合。本文介绍了铅酸电池的工作原理、发展历史、技术演化、结构组成和应用现状。在此基础上,展望了铅酸电池的未来发展方向和应用前景。     

高瓦斯矿井防爆蓄电池电机车安全配套设施的研究及应用

文章首先介绍了矿井架线及防爆蓄电池电机车工作原理及优缺点,通过对屯兰煤矿架线电机车改造防爆蓄型电池电机车中安全配套设施的研究及应用,详细讲述了防爆型蓄电池电机车在高瓦斯矿井的技术参数制定、充电设备选择、供电系统设计、充电硐室布置、更换方案制定等内容,解决了矿井运输系统按规程要求更替,新机车完全替代架线机车性能指标的技术指标,并分析了该技术的经济社会效益及推广的可行性。     

2019年诺贝尔化学奖的三位“锂电教父”

随着社会的高速发展，我们需要高效的电池储能技术驱动手机、相机、笔记本、电动车等，享受科技成果带来的便利。锂电池作为高效储能技术的一种，通过它的高电压、高能量密度、高容量，为我们的生活提供了便捷，对现代社会影响深远。2019年的诺贝尔化学奖花落锂电池行业的三位教父，肯定了他们在这一领域作出的贡献，也是对锂电池行业的肯定。     

阀控铅酸蓄电池达不到设计使用寿命的分析及对策

文章针对阀控铅酸蓄电池达不到设计使用寿命的现象进行分析,结合蓄电池工作原理及使用环境阐述其失效原因和机理,找出相应的解决办法。     

Ni/MH动力电池循环过程热效应分析

通过建立二维热模型对6.5 Ah 圆柱型Ni/MH动力电池在常规循环和模拟工况循环过程中的热效应进行了分析, 并讨论了循环次数对电池热效应的影响. 实验采用石英频率微量热仪对电池的热容量及其在不同电流(1 C, 3 C, 5 C)过充电时的产热速率进行了测量, 继而将产热速率曲线拟合成分段函数, 以此建立精确的热模型. 实验采用有限元方法模拟了电池在不同循环次数时不同电流充电过程中其内部温度场分布. 结果表明, 电池在常规循环和模拟工况循环时, 循环次数与电池内部中心温度之间均近似呈现线性关系; 同时, 在对电池热效应的测试过程中, 充电电流越大, 循环次数对热效应的影响越显著. 由此, 可以预测不同循环次数时电池内部的温度分布, 从而对不同循环次数时电池的实际使用条件提供指导.     

火电技术汽机汽轮机故障诊断技术的发展与展望

早期的故障诊断主要依靠人工进行,随着信息技术和计算机技术的迅速发展以及各种先进数学算法的出现,为汽轮机故障诊断技术的发展提供了有利的条件。文章论述了汽轮机故障诊断技术的发展与展望。     

论我国农业工程技术开发的对策与措施

从研究我这家业科学技术成果转化为现实生产力的现状出发，深刻地分析了我国家业工程技术开发存在的主要问题。在此基础上，作者提出了家业工程技术开发与家业科学研究同样重要的观点，并对我国家业工程技术开的重点技术领域以及促进家业工程技术开发的对策与措施给予了详细地阐述。     

制造技术的变革与企业的现代化

由于世界市场动态多变的需要，以及以计算机技术为主导的高新技术的发展先进制造技术应运而生。本文通过对科技发展与变革叙述，分析了先进制造技术对企业的影响，并针对我国发展现状提出若干对策。