锂离子电池三维多层多物理场模型

为了对大容量锂离子电池结构设计提供指导,使用Bernardi生热速率理论和有限元方法,构建了锂离子电池三维多层多物理场模型,通过电池恒流放电和红外热成像实验对模型进行验证。模型仿真得到的工作电压和温度数据和实验得到的结果吻合。研究发现,极耳对电池内部电流密度和温度场分布不一致有较大影响。在电池的结构设计方面,建议加宽加厚极耳,并在条件允许的情况下建议将极耳分置于电池两侧。     

LiFePO4-MWCNTs复合正极材料的制备与电化学性能研究

以氧化铁为铁源,通过简单的固相碳热法制备LiFePO4-MWCNTs复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征LiFePO4-MWCNTs复合材料的结构和表面形貌.利用EIS、CV和充放电测试实验测量LiFePO4-MWCNTs复合材料的电化学性能.XRD结果显示复合材料为橄榄石型的磷酸铁锂纯相,多壁碳管在正极材料中将颗粒相连,增加导电面积,形成三维网络结构,为颗粒之间提供附加的导电通道.通过添加质量分数为5%的多壁碳管的方法对LiFePO4正极材料导电通道进行改善.在0.5C充放电速率下首次放电比容量可以达到151.6mAh/g,充放电50次后,放电比容量还能保持在145.5mAh/g,在1C充放电速率下比容量保持在140mAh/g,2C时比容量保持在130mAh/g.随着充放电速率的增加,锂离子电池的性能也更加优越.     

正交实验法优选尖晶石Li_xCo_yNi_zMn_(2-y-z)O_4的原料配比

通过正交实验法,采用流变相法制备了LixCoyNizMn2-y-zO4的25个样品(x=1、1.02、1.04、1.06、1.08,y=0、0.025、0.05、0.075、0.1,z=0、0.025、0.05、0.075、0.1),并对其电化学性能进行了研究从而选择出最佳原料配比。实验结果表明从首次放电比容量来考察LiCo0.05Mn1.95O4的性能最好,从第20次容量保持率来考察Li1.06Co0.1Ni0.075Mn1.825O4的性能最好。     

磷酸铁锂电池组的均衡充电研究与应用分析

针对车载磷酸铁锂动力电池组串联充电的需求,搭建了磷酸铁锂动力电池组管理系统,对动力电池组进行了串联充电试验。分析了电池组串联充电过程中单节电池电压和荷电状态不一致的情况,讨论了电池组单节电池的分散性对充电性能的影响,提出了对单节电池进行小电流补充充电的均衡方法,使电池组中单节电池的荷电状态基本相等。理论分析和试验验证表明,电池组串联充电末期,单节电池之间电压相差较大,荷电状态有一定差异,对单节电池补入少量电量(小于5%)即可使得电池组荷电状态一致性得到较大的改善。提出一种阶段式动力电池组均衡充电方法,从而可以避免动力电池组个别电池过充,而其他电池充不满的问题。     

纯电动汽车整车动力电池组的匹配

为了解决纯电动汽车整车动力电池组的匹配问题,本文通过分析纯电动车整车动力系统的结构特点,对动力电池组进行充放电特性试验,在此基础上提出了采用等速法和续驶里程的设计目标值反向计算电池容量的动力电池组匹配原则. 整车动力系统仿真实验结果表明,0~40km/h的加速时间为15.6s,最高车速为80.5km/h,最大爬坡度为24.9%,续驶里程为230.5km,满足设计目标,从而验证了该方法的正确性和可行性.     

Influence of Cr3+ concentration on the electrochemical behavior of the anolyte for vanadium redox flow batteries

The composition of electrolyte affects to a great extent the electrochemical performance of vanadium redox flow batteries(VRB).The effects of Cr3+ concentration in the anolyte on the electrode process of V(V)/V(IV) couple have been investigated by cyclic voltammetry(CV) and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).It was found that Cr3+ causes no side reactions,but affects the electrochemical performance of V(V)/V(IV) redox reaction,including the reaction activity,the reversibility of electrode reaction,the diffusivity of vanadium ions,the interface film impedance,and the electrode reaction impedance.The experimental results show that Cr3+ within a certain concentration range can improve the reversibility of electrode reaction and the diffusion of vanadium ions.With the Cr3+ concentration increasing from 0 to 0.30 g L-1,the reversibility of V(V)/V(IV) reaction increases,while the diffusion resistance decreases.Correspondingly,the diffusion coefficient of vanadium ions increases from(5.48-6.77) × 10-7 to(6.82-8.44) × 10-7 cm2 s-1,an increase of ～24%.However,the diffusion resistance increases and the diffusion coefficient decreases when Cr3+ concentration is over 0.30 g L-1,while the impedances of the interface,the film as well as the charge transfer increase continuously.As a result,Cr3+ with a certain concentration improves the diffusion and mass transfer process,but the resistances of the film,the interface,and the charge transfer rise.Furthermore,Cr3+ concentration of no more than 0.10 g L-1 has few effect on the electrode reaction process,and that of no more than 0.30 g L-1 is favorable to the diffusion of vanadium ions.     

介孔α-Fe2O3的制备及电化学性能研究

采用水热法合成介孔SiO2(KIT-6),以此为模板合成介孔α-Fe2O3并对其电化学性能进行研究.利用X射线衍射(XRD),高倍透射电镜(HRTEM),恒流充放电测试等方法对所制备的介孔α-Fe2O3的结构﹑形貌进行了分析表征及电化学性能测试.实验结果表明,用KIT-6为模板可以很好的控制α-Fe2O3的孔径尺寸大小,用模板法合成的α-Fe2O3孔径越小,锂离子嵌入的越少,第一个放电平台越短.     

Ni替代对钙钛矿氧化物LaNiyFe1-yO3-δ电化学性能的影响

利用溶胶凝-胶法制备了LaNiyFe1-yO3-δ(y=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)系列储氢氧化物,采用FTIR、XRD对结构进行了表征,并对其不同温度下的电化学性能进行了研究。结果表明:常压298 K时,随着Ni含量的增加,电极的最大放电容量先增大后减小,其中LaNi0.2Fe0.8O3-δ效果最佳,其最大放电容量为128 mA·h/g,比未替代的LaFeO3提高了20 mA·h/g;经过30次充放电循环后的最大容量衰减率为14.84%,比LaFeO3下降了2.29%;温度升高,放电容量显著增大,333 K时达到最大值395.5 mA·h/g;与此同时,容量衰减率有所增加,但LaNi0.2Fe0.8O3-δ的衰减率明显低于同温度下的LaFeO3。     

Advanced Polymer Electrolytes for Highenergy-density Power Sources

The preparation of highly controlled thin films of lithium ion conducting organic materials is becoming a challenging but rewarding goal in view of obtaining high-performance technological devices like solid-state polymer batteries and capacitors. The classical polymer electrolyte consists of organic macromolecules （usually polyether polymer） that are doped with inorganic （typically lithium） salts. Poly（ethylene oxide） （PEO） is the most commonly employed polymer in PEs because of the peculiar array in the, （-CH2-CH2-O-）n chain providing the ability to solvate low-lattice-energy lithium salts.     

氟化锂及氮化亚铜人工固态电解质膜对锂离子电池正极三元材料的改性

在锂离子电池充放电过程中,电解液与电极材料发生反应,形成的固态电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)随着充放电次数的增加而变厚,这将降低电池的循环稳定性。所制备的人工固态电解质膜(a-SEI)可改善锂离子电池的循环稳定性,其主要成分为使用液相法制备的氟化锂(LiF)、氮化亚铜(Cu 3N)纳米颗粒。通过两种不同路径,将两种纳米颗粒先后在锂离子电池正极三元材料LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2(NCM811)电极片表面和活性材料颗粒表面涂覆生成一层a-SEI。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)等材料表征和电化学分析方法,解析a-SEI对锂离子电池循环稳定性的影响。结果表明,NCM811材料表面包覆Cu 3N作为a-SEI的电化学性能最好,相比纯NCM811材料,50周循环后的容量保持率可提升26.5%。