振动环境对锂离子电池热失控危险性的影响

基于民航运输锂离子电池过程中所引发的热失控安全问题,以及运输环境存在颠簸。利用自主搭建的实验平台,以21700型单体锂离子电池为研究对象,通过分析锂离子电池在振动环境中开路电压（Open Circuit Voltage,OCV）与内阻变化以及热失控过程中火焰温度与质量损失的变化情况,研究振动环境对锂离子电池性能及热失控危险性的影响。实验结果表明：在振动条件下锂离子电池的OCV基本保持稳定,而内阻值会增加16.7%;相对于空白实验,经过振动处理后锂离子电池发生热失控危险性减弱。直观表现在火焰温度峰值降低9.69%,质量损失减少13.54%;同时利用电压容量微分曲线（dV/dQ）深入分析振动条件对锂离子电池的影响机理。本研究可为提高锂离子电池性能一致性提供理论参考。     

低温环境对动力锂电池放电特性影响

针对锂离子电池在新能源汽车上的应用前景及其低温条件下的性能限制,尝试对锂离子电池在低温条件下进行放电实验,探讨其在低温条件下的放电性能.本文利用烤燃设备对5Ah锂离子电池充电、放电,通过示波器记录其端电压,观察低温时锂离子电池端电压的变化情况.实验后,静置24小时,测量锂离子电池电压恢复情况.然后对实验数据进行整理分析,通过取点绘制曲线,分别比较0.5C、1.0C放电电流情况下和-20~20℃各温度下锂离子电池的放电性能.综合分析可知,随着温度的降低,锂离子电池的放电性能变差;随着放电倍率的提高,电池的放电容量逐渐减小.     

钴酸锂电池低温特性和针刺安全性能研究

以低温下工作的钴酸锂（LCO）电池为研究对象,通过实验研究其在低温下的特性和热失控温度变化情况。首先,通过不同温度下的容量测试,对比了-30℃时三元锂离子电池与LCO电池的容量保持率,结果表明,LCO电池在-30℃低温放电容量保持率几乎达到三元锂离子电池的2倍;其次,利用混合功率脉冲特性测试得到了不同温度下电池的内阻;接着,对低温下LCO电池电化学阻抗进行测试,结果表明,-10,-20,-30℃时的电荷转移阻抗较0℃时分别增加了180%,702%,2 400%;最后,对LCO进行针刺热失控实验,结果表明,钢针刺破电池背面后,电池表面最高温度不超过530℃,伴有少量火星,很快产生大量烟雾,并没有发生着火的现象。     

压缩载荷下锂离子电池锑碳负极的稳定性研究

采用锑碳复合材料作为负极活性材料组装纽扣锂离子电池，对其进行准静态平板和接触(钢球)挤压加载实验，研究其在载荷作用下的电化学循环稳定性、电极表面裂纹及其失效。结果表明，在0～960 N的范围内，接触压缩载荷和准静态平板载荷均会对电池容量造成损伤，随着载荷增大，电极表面裂纹越大，活性材料剥落越多，导致可逆容量损失越大。接触压缩载荷作用后，电池外壳出现凹陷，电极表面形成较大裂纹，导致电池可逆容量大幅度下降，循环稳定性差；准静态平板载荷作用后，电池可逆容量损失较小，循环稳定性没有明显变化，归因于电池外壳的保护作用。该研究为锑碳负极材料在压缩载荷作用下的失效提供了参考。     

电压区间对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/MCMB全电池性能的影响

以LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）为正极、中间相碳微球（MCMB）为负极构建锂离子全电池,研究了充放电电压区间对NCM811/MCMB全电池电化学性能的影响。研究结果表明：以4.3 V为充电截止电压,降低放电截止电压可提高全电池的容量,但高放电截止电压下全电池的循环性能更加稳定;在2.8~4.3 V电压区间下,NCM811/MCMB全电池不但具有高的比容量,同时还具有良好的循环性能和充放电可逆性。     

内阻差异对锂离子电池性能的影响

选用正负极体系相同但交流内阻不同的3款锂离子全电池进行电性能测试,比较不同的交流内阻对电池不同放电深度(DOD)下的开路电压、直流阻抗、功率的影响.结果表明:交流内阻的差异对锂离子全电池不同DOD下的开路电压影响不大;交流内阻越大的锂离子全电池相应的直流阻抗也越大,内阻差异在脉冲电流越大时对直流阻抗的影响越明显,在10%~80%DOD区间内,同一交流内阻的锂离子全电池直流阻抗变化不大;交流内阻小的锂离子全电池的功率较强,在深DOD区间下,锂离子全电池的功率明显降低.     

热处理温度对纳米SnO_2与石墨复合材料电化学性能的影响

用微乳液法制备了纳米SnO2与石墨复合材料作为锂离子电池负极材料,并对其用不同温度进行了热处理.用X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合材料进行了表征,并用恒流充放电法考察了试样的电化学性能.对比结果表明,复合材料有着较高的循环容量,不同热处理温度对复合物的电化学性能有着明显的影响.随着热处理温度的升高,电池的循环容量都明显增加,但不可逆容量也随之增加.     

热处理对锂离子电池热安全特性的影响

为了研究锂离子电池在遭受不同温度的外部刺激后其行为的差异性,实验对同一荷电状态的锂离子电池进行了不同温度的热处理,并考察了其被热处理后的热失控行为。研究通过分析锂离子电池热失控时间、热失控温度以及热失控时的电压变化,考察了不同热处理温度对同一荷电状态下的锂离子电池热失控特性的影响。研究表明,不同热处理温度对同一荷电状态下的锂离子电池的热失控最高温度及热失控时的电压变化有明显影响。热处理至80℃的锂离子电池热失控时的最高温度高于热处理至60℃及100℃时的锂离子电池。100℃热处理过的锂离子电池热失控时电压最先下降,80℃及60℃热处理过的锂离子紧随其后。实验结果可为高温环境中锂离子电池的安全应用提供理论参考。     

锂离子电池正极材料LiCoMnO_4制备及其电化学性能研究

尖晶石结构的LiCoMnO_4由于含有Li离子和价态可变的Co离子、Mn离子,可以作为锂离子电池的正极,在输出电压为5.3 V左右时具有高能量密度优势。但其合成过程中产生的Li_2MnO_3非活性杂质,会影响其充放电容量。采用正交试验研究方法,讨论了锂过量程度、原料球磨粒径、成型压力、烧结温度4个因素对LiCoMnO_4相纯度的影响。通过研究得到优化的材料合成方案,并对其样品进行了电化学性能测试分析。对比实验结果显示,LiCoMnO_4优化方案中的样品17#,其电池首次放电容量为99.7 mAh·g~(-1),首圈库伦效率达到93.3%;而样品1#首次放电容量为94.6 mAh·g~(-1),首圈库伦效率为94.2%。优化工艺对容量保持率有很大影响,循环100圈后,17#样品容量保持率为79.4%,而1#样品容量保持率为41.6%。对于倍率特性,优化后的17#样品在5 C充放电条件下还具有67.2 mAh·g~(-1)的比容量。上述结果显示,优化的材料合成方案提高了LiCoMnO_4材料的电化学性能;此类材料有望成为新一代锂离子电池高电位正极材料。     

炭负极材料的炭化制备工艺对锂离子电池充电放电性能的影响

以Ni2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂为炭化预聚体 ,制备出了锂离子电池炭负极材料 ,考察了炭化制备工艺对炭负极材料充电放电性能的影响。实验结果表明 ,采用Ni2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂制备锂离子电池炭负极材料时 ,炭化处理温度并不是越高越好 ,而是在一定温度范围内 ,低温处理样品的充电放电容量反而比高温处理样品的要高 ;在还原性气氛中炭化处理样品的充电放电容量明显高于惰性气氛中炭化处理的样品。实验数据还表明 ,在相同处理条件下 ,树脂炭化产物的粒度越小 ,制备出的锂离子电池炭负极材料的充电放电容量就越大     

轻小型无人机锂电池在冲击载荷下机械/电化学耦合失效特性试验

为研究轻小型无人机锂电池在受到冲击载荷下的动响应特性及其可能产生的内短路、热失稳以及起火爆炸的规律,我们开展了轻小型无人机锂电池在落锤冲击下的测试试验,研究了不同落锤跌落能量下撞击载荷、响应模式、电压和温度变化,结合电池的机械响应及其电化学参数变化综合分析了轻小型无人机电池的安全性。研究结果表明：电池单体在受到不同能量落锤撞击后分为三种响应模式：低能量冲击模式、中能量冲击模式、高能量冲击模式;电池冲击载荷以及电池自身的电压变化与冲击能量的变化具有明显的相关性,电池电压和冲击载荷互为影响,具有强关联的耦合特性;电池电量与电池撞击过程中的压降规律、趋势和幅度等电化学性能之间并未有明显的耦合关系,但是对电池受撞击后的着火、爆炸等安全性后果具有重要影响。     

Temperature effect and thermal impact in lithium-ion batteries: A review

Lithium-ion batteries, with high energy density(up to 705 Wh/L) and power density(up to 10,000 W/L), exhibit high capacity and great working performance. As rechargeable batteries, lithium-ion batteries serve as power sources in various application systems. Temperature, as a critical factor, significantly impacts on the performance of lithium-ion batteries and also limits the application of lithium-ion batteries. Moreover, different temperature conditions result in different adverse effects. Accurate measurement of temperature inside lithiumion batteries and understanding the temperature effects are important for the proper battery management. In this review, we discuss the effects of temperature to lithium-ion batteries at both low and high temperature ranges.The current approaches in monitoring the internal temperature of lithium-ion batteries via both contact and contactless processes are also discussed in the review.     

低压环境下18650型锂离子电池热失控特性

针对航空货运锂离子电池的特殊环境,以及运输过程中热失控安全问题,自主设计搭建锂离子电池热失控实验平台,在康定机场（4290m,60kPa）高高原航空安全实验室开展实验。主要研究热失控过程中不同荷电量锂离子电池温度变化、氧消耗量、CO和CO2生成量以及开路电压变化情况。通过低压环境下锂离子电池热失控的研究,为航空货运锂离子电池的安全性提供了一定的理论支持。     

锂离子电池自放电K值检测系统的设计

锂离子电池自放电检测对评估单体锂离子电池或电池组的容量、循环特性和使用寿命具有重要作用。快速检测开路状态下锂离子电池存储电量自发消耗是目前该领域的研究热点。本文采用开路电压法,通过测量单位时间内锂离子电池的电压降,即自放电K值,表征其自放电程度,设计了锂离子电池自放电K值检测系统。该系统由上、下位机组成,两者之间采用Type-C方式连接,可对锂离子电池进行自放电率检测。本文以三元锂离子电池为测试对象,对其进行14天的静置实验,检测静置过程中的自放电K值。测试结果表明该系统不仅缩短了锂离子电池自放电检测时间,而且可准确检测锂离子电池的自放电率。在锂离子电池20%、40%、60%、80%、100%五种荷电状态,20℃、50℃、-20℃、-40℃四种温度条件下对锂离子电池进行自放电K值检测。依据K值测试结果,可分析荷电状态和自放电环境温度对锂离子电池自放电率的影响。     

锂离子二次电池的应用和发展

锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点,已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。随着技术的发展,锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景,必将对未来人们的生活产生深刻的影响。近年来,锂离子电池的容量和循环性能也不断得到提高,容量更大、质量更轻、体积更小、厚度更薄、价格更低的锂离子电池将不断地被推向市场。作者分别对锂离子电池发展历史、当前应用及最新发展状况进行综述及评论。     

基于CNN-Transformer的锂离子电池健康状态估计

目的 健康状态是评估锂离子电池状态的关键参数,对锂离子电池的安全使用有着十分重要的意义,为了获得准确可靠的健康状态估计结果,建立基于卷积神经网络和Transformer的锂离子电池健康状态估计方法,利用不同模型的数据挖掘特性,将健康指标的深层信息和随循环周期增加的时序信息并行提取。方法 从锂离子电池放电过程中的部分电压和温度曲线中提取3个与健康状态相关性较强的健康指标作为模型输入,利用卷积神经网络强大的特征提取能力挖掘健康指标的局部特征,利用Transformer的顺序处理能力挖掘健康指标的时序特征,将健康指标的局部特征和时序特征进行特征融合,通过卷积和全局平均池化层输出健康状态估计值。结果 本研究使用MIT数据集进行实验验证,并与卷积神经网络和长短时记忆神经网络进行对比分析,所提出的方法的均方根误差和平均绝对误差是最低的,为0.11和0.08,最小相对误差为0.61%。结论 所提出的CNN-Transformer健康状态估计采用不同模型挖掘健康指标不同的特征信息,能够充分利用锂离子电池放电数据,且具有良好的估计效果。     

锂离子二次电池的应用和发展

锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点,已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。随着技术的发展,锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景,必将对未来人们的生活产生深刻的影响。近年来,锂离子电池的容量和循环性能也不断得到提高,容量更大、质量更轻、体积更小、厚度更薄、价格更低的锂离子电池将不断地被推向市场。作者分别对锂离子电池发展历史、当前应用及最新发展状况进行综述及评论。     

Experimental study on heat generation and dissipation performance of PEV Lithium-ion battery

Based on the lithium-ion battery pure electric vehicle (PEV) application, two capacity types of batteries are applied in thermal characteristic experiments. With the experimental comparison method, battery thermal characteristics and heat generation mechanism are studied. Experiments of batteries in cases of different dimensions, batteries with different air cooling velocity and two capacity types of batteries in free convection environment are put forward. Battery heat generation performance, heat dissipation performance and comparison of different capacity types' batteries are researched and summarized. Conclusions of battery heat generation and dissipation in PEV applications, important battery thermal management factors and suggestions are put forward.     

锂离子电池热失控研究综述与文献计量分析

近年来,随着电动汽车行业的大力发展,锂离子电池作为电动交通工具储存和转化电能的重要载体大量涌入市场,但在使用过程中存在过充放电、局部过热以及外部挤压碰撞等滥用情况,可能会导致其性能下降,甚至引发热失控等安全问题。为此,对当前中外锂离子电池热失控的研究进展进行了综述总结,并通过VOSviewer可视化软件对发文量、期刊分布和关键词等进行分析。结果表明:当前锂离子电池的热失控是限制其发展的关键因素,目前主要从电池正极材料改性、电解液中添加阻燃剂、电池热管理设计三方面来提升锂离子电池的安全性。