锂离子电池充放电时电解液性能的分子动力学模拟

探究了锂离子在混合电解液中的微观结构,本文利用分子动力学模拟的方法建立了多元混合电解液溶剂EC-DMC-DEC(ethylene carbonate-dimethyl carbonate-diethyl carbonate)模型,计算分析了零电场以及加电场下电解液混合溶剂的性质.计算结果表明:无电场时,电解液中没有接触离子对(CIP-contact ion pairs)和离子聚集体(AGG-aggregates)的存在;而在6V电压下,任何浓度的电解液均存在CIP,降低了锂盐的溶解度.电场的存在使得电解液溶剂分子的偶极矩与电场方向相一致,溶剂分子排列有序,降低了溶剂的介电常数,促使CIP和AGG的形成以及锂离子配位数的减少.因此,破坏电场下溶剂分子的有序性、增强溶剂的介电性质对于降低电解液中的离子缔合、改善电解液的性能是至关重要的,这对于今后电解液配方的设计选择有着指导意义.     

三聚氰胺辅助形成无定型碳层包覆人造石墨

商业化的人造石墨S360-L2、柠檬酸和三聚氰胺按100∶24.5∶16.6固相混合后放入CVD旋转炉中950℃碳化4 h和8 h,得到三聚氰胺辅助的柠檬酸生成的无定型碳包覆在人造石墨表面。采用X-ray、SEM、Raman光谱仪和电化学测试仪对改性人造石墨的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了表征分析。结果表明:在石墨表面有一层无定型碳层包覆,且改性后的人造石墨的取向性增强,在950℃环境下保温4 h得到的改性石墨,可逆比容量达到366.5 mAh/g,首次效率达到91.6%;在950℃环境下保温8 h得到的改性石墨,可逆容量达到362 mAh/g,库伦效率提升至92.4%。保温4 h和8 h得到的改性石墨在充电倍率1 C/0.2 C下的可逆比容量保持率分别由原料的48.48%提升到58.69%、55.99%。     

恒功率放电下锂离子电池的产热特性

恒功率放电是电池实际运行工况中的典型放电方式,其放电过程中的产热对电池的性能和安全运行有重要影响。为了研究恒功率放电方式下电池的产热特性,首先建立了电化学-热耦合模型;然后通过实验验证了模型的合理性;最后分析了放电过程电池内部集流体、正负极和隔膜各层的产热特性,讨论了放电功率和正极电极厚度对电池内部各层产热量的影响。结果表明:在放电过程中负极产热率的变化程度最大;放电功率对各层产热量占总产热量的比值影响不大,其中正极产热量所占的比值最大(不同放电功率下的占比均在70%以上);增大正极电极厚度可降低电池的产热量,但随着电极厚度的增大,其影响效果会降低。     

超电锂电用柔性电极材料制备方法研究进展

随着可穿戴电子器件的发展,开发具有柔性结构的电极受到储能领域研究人员的高度重视.研究认为,具有高韧性的柔性复合电极在小型可穿戴电子器件储能设备中有广阔的发展前景,尤其是在商用小型锂离子电池和超级电容器领域,柔性电极更应具有柔韧性和稳定性优势.基于此,笔者从柔性电极的构建出发,综述了最近柔性电极制备方法的研究进展,并展望了柔性电极的未来发展趋势.     

降低通信设备在蓄电池组放电过程中断风险研究

"十三五"计划对智能电网提出了新的要求。随着智能电网的发展,电力通信的发展进入了全新阶段。通信电源是通信系统的"心脏",必须保障通信电源安全有序运行,才能保证通信设备正常运行,进而保障电网的安全稳定。目前,电力通信设备使用的基本是-48V的直流电源系统,蓄电池作为通信直流系统的第二道屏障,其放电过程对通信设备的影响必须得予重视。     

氧化亚硅/石墨/碳复合材料的制备及其电化学性能

采用高能球磨法和高温焙烧法,以氧化亚硅、石墨和葡萄糖为原料,制备了氧化亚硅/石墨/碳(SiO/G/C)复合材料,研究了其最佳制备条件和电化学性能.结果显示,在氩气中700℃下焙烧2h后所制得的SiO/G/C负极材料在质量比为SiO∶G∶C=34∶51∶15时具有最佳的电化学性能.该复合材料首次放电容量为803.5mAh/g,50周时放电容量仍保持在592mAh/g.XRD结果表明,该复合材料主要组成为SiO、石墨和无定形碳.石墨和无定形碳的添加对SiO的电化学性能有显著改善作用.     

锂离子电池用硅负极材料的研究进展

硅基材料具有较高的储锂比容量,是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而,硅负极在充放电过程中巨大的体积效应以及较低的电导率限制了其商业化应用。目前,提高硅负极性能的措施主要包括:材料纳米化、复合化以及结构特殊化等。本文报告了近年来硅基材料作为锂离子电池负极材料在纳米化、复合化及结构特殊化等研究领域的最新研究进展,并展望了硅基材料作为锂离子电池负极材料的发展前景。     

基于计算流体动力学的锂离子电池热失控多米诺效应研究

为研究空运包装内锂离子电池单元热失控传递的控制方法,首次提出锂离子电池热失控传递的多米诺效应理论模型。依据实际包装情况建立了包装盒内9个18650型锂离子电池的有限元模型,利用基于计算流体动力学的仿真软件Fluent对锂离子电池的热失控传递过程进行数值模拟;结合模拟结果定量分析锂离子电池热失控传递中的多米诺效应及电池单元热失控对临近电池温升的影响,以及通过控制电池放热和使用阻燃隔板来延缓包装内电池热失控传递的可行性。模拟结果不仅验证了构建的理论模型与数值模拟结果的一致性,并且显示基于理论模型参数提出的两种控制方法对延缓电池的热失控传递都具有显著效果。不仅可为控制空运锂离子电池热失控提供理论依据,还可对锂离子电池空运包装标准的制定提供技术参考。     

UPS电源蓄电池容量选择探讨

在现代社会中,电能的使用不仅关系到了国家发展企业运行,更关系到了人民群众日常生活,UPS电源是现代社会科技研发的成果,对经济、政治、文化甚至是社会生活都产生着不可估量的作用,随着信息时代的来临,计算机和大量通信设备飞速发展,电源系统的可靠性直接关系着这些设备能否稳定、安全的运行。UPS电源作为一种重要的的电源,得到广泛应用。目前,提高UPS电源的使用性能、延长其使用寿命亟待解决。蓄电池组作为UPS电源的重要组成部件,提高其使用性能变得至关重要。该文主要在探讨UPS电源购置时蓄电池选配的方法与要求方面进行了论述,以期为正确选择蓄电池容量做出评价。     

Heteroatom-doped graphene for electrochemical energy storage

The increasing energy consumption and envi- ronmental concerns due to burning fossil fuel are key drivers for the development of effective energy storage systems based on innovative materials. Among these materials, graphene has emerged as one of the most promising due to its chemical, electrical, and mechanical properties. Heteroatom doping has been proven as an effective way to tailor the properties of graphene and render its potential use for energy storage devices. In this view, we review the recent developments in the synthesis and applications of heteroatom-doped graphene in supercapacitors and lithium ion batteries.