电池工业

LiMn_(1-x)Fe_xPO_4具有成本低廉、环境友好、能量密度高和稳定性高等优点，在锂离子电池中具有良好的应用前景。目前在制备LiMn_(1-x)Fe_xPO_4的各种方法中，液相法制得的产品性能较佳。文中以葡萄糖为碳源，通过氢氧化物共沉淀法和球磨法，利用固相反应制备了碳包覆的LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_4纳米颗粒。经过电化学测试，LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_4在0.3 C、0.5 C、1 C和2 C倍率下的放电比容量约为127 mAh/g、119 mAh/g、104 mAh/g和82 mAh/g,且在1 C和2 C下循环200圈后的容量保持率均接近100%,该材料具有良好的倍率性能和循环稳定性。

2024 年 04 期 v.28;No.161 ; 河南省高等学校重点科研项目(20B150005);; 河南工学院博士科研启动基金(KQ1849)
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高容量商用方形锂离子电池外部短路行为

刘英博;周仕贤;李艳旭;曹佩;王宁;张博文;阴育新;陈超;

外部短路是锂离子电池应用中的主要失效模式之一。外部短路会导致锂离子电池在较短的时间内产生较大的短路电流，带来热失控风险。当前锂离子电池外部短路的研究主要集中在小容量的电池上，但是不同容量的电池会在短路持续时间、短路温升以及温升滞后等行为上产生明显的差异。本文以51 Ah三元(NCM622)商用方形锂离子电池为研究对象，探究了锂离子电池在不同电阻下的短路行为，并关注了温度特征。研究表明，锂离子电池短路放电容量、短路电流对最高温度具有决定作用。高容量方形锂离子电池产热速率与导热速率的不平衡导致锂离子电池短路过程温升的滞后性。对短路后的电池进行拆解，电池内部发生了正极对隔膜的热粘接以及正极析铜现象，外部短路对锂离子电池产生了不可逆的破坏。基于锂离子电池在短路过程中电压、电流、温度的变化，提出锂离子电池短路机制。

2024 年 04 期 v.28;No.161 ;
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SOC区间选择对NCM811电池循环性能的影响

郗海琴;高丹;方飞龙;张绍丽;

动力电池的循环寿命将直接影响车辆的动力水平和使用寿命。本研究以三元高镍NCM811为正极材料、人造石墨为负极材料制作成LP2714897方形铝壳锂离子电池。通过分析不同SOC(荷电状态)区间循环对寿命的影响，发现SOC在较低或较高时的循环性能较差，循环性能在区间中部会有很好的表现。

2024 年 04 期 v.28;No.161 ;
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液冷储能系统电池箱体技术研究

徐铭;孙玉民;陈北海;张晨;

电池箱体是储能电力系统内的重要组成部分，单体电芯、结构件、电气件通过电池箱体进行集成，从而形成最小的电力系统单元。电池箱体需要实现对电芯及其他器件的承载功能，同时还需考虑强度、密封、成本等问题。目前国内储能市场处于起步阶段，对电池箱体技术的研究尚未成熟。本文通过对目前市场主流液冷箱体进行对比研究，提出一种型材式液冷箱体的设计方案。阐述了液冷下箱体的结构组成部分，包括下箱体的工业成型方式、关键尺寸参数、主要焊接方式与承重部位的设计方案。本文着重介绍了挤出铝型材截面的结构设计与型材之间的焊接方案，确保液冷流道可直接承载电池模组的重量，同时具备极高的流道密封性能。为了验证该设计方案的力学性能，使用CAE仿真分析技术进行了静态承重工况仿真、吊装工况仿真、随机振动工况仿真。结合具体使用工况，分析仿真结果，得出该箱体满足现有储能系统使用工况中的力学性能要求，为其他液冷电池箱体的设计提供参考。

2024 年 04 期 v.28;No.161 ;
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基于Transformer组合模型的锂电池SOH和RUL预测

常伟;胡志超;潘多昭;师继文;

本论文采用了Transformer模型与多种深度学习模型的组合模型来预测电池的健康状态(SOH)和剩余使用寿命(RUL)。在NASA公开数据集合上进行了测试，使用电流、电压和温度来预测SOH,使用电流、电阻和阻抗来预测RUL。该模型首先利用卷积神经网络(convolution neural network, CNN)提取输入数据的空间特征，然后使用双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory, BiLSTM)提取输入数据的时间序列变化规律，再利用Transformer模型的多头注意力机制和前馈网络学习输入数据的特征表示，最后通过注意力机制进一步选取输入数据的时空特征中的重要部分，以共同预测SOH和RUL。实验结果表明，该模型在测试数据上的SOH预测均方误差(root mean square error, RMSE)达到0.084 85,RUL预测的RMSE达到1.46,其效果均优于传统方法。因此，该深度学习模型能够有效地提高电池SOH和RUL的预测精度和稳定性。

2024 年 04 期 v.28;No.161 ;
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乙炔黑膜修饰铝箔可显著提高商业磷酸铁锂的高倍率性能

白颖;李孟娇;赵棉;梁晓瑄;李维嘉;王辉;丁克强;

与锂离子电池三元正极材料相比，磷酸铁锂（LiFePO_(4)，简写为LFP）具有结构稳定、不易发生安全事故等优点，在商业锂离子电池中已经得到了广泛应用，因此如何进一步提高LFP的电化学性能是目前锂离子电池研究领域的热点问题之一。本文采用简单物理涂覆的方法，在锂离子电池正极材料铝箔集流体的表面涂覆了一层乙炔黑膜，形成了一种新型的集流体，之后以此集流体组装LFP电极，进行电化学测试，结果显示在0.1 C倍率下使用此集流体的LFP电极的首次放电比容量为217 mAh/g，远高于传统LFP电极的容量（165 mAh/g ）。使用此集流体的LFP在10 C倍率下循环100圈后的放电比容量为76 mAh/g，较传统LFP（58 mAh/g）将近提高30%；在20 C倍率下循环500圈后的放电比容量为38 mAh/g，较传统LFP（27 mAh/g）大约提高40%。本文在利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等技术对电极的电化学行为进行研究的基础上，还利用XRD、SEM、FTIR等技术对高倍率长循环前后的样品进行了测试表征。结果表明，使用乙炔黑膜修饰铝箔可降低LFP的电荷传递电阻并显著抑制高倍率长循环过程中铝箔腐蚀的发生。本工作具有易规模化商业生产的特点，为基于磷酸铁锂商业锂离子电池性能的提高提供了新思路。

年期 ;
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高镍NCM811 正极材料的储存性能研究

苏柏涛;

高镍三元正极材料凭借其卓越的能量密度优势，在商业应用中展现出广泛前景。然而，随着镍含量的增加，尽管比容量得以提升，材料的残碱量亦随之增加，这对制浆加工性能及电池安全（如胀气问题）构成了挑战。本研究深入探讨了高镍三元正极材料及其典型改性方法，包括H_(3)BO_(3) 包覆、水洗处理，以及水洗后再施以H_(3)BO_(3)包覆等，观察在大气暴露12天期间，残余锂含量、pH值及水分含量随时间的变化规律。研究结果显示，水洗后的高镍材料虽然残碱量得到很好的控制，但更易于变质，而后续的包覆工艺有效抑制了这一退化趋势，彰显了改性策略的实效性。值得注意的是，H_(3)BO_(3) 包覆加速了材料的吸水速率，为水分调控策略带来了新的启示。本项工作为改善高镍三元正极材料的长期稳定性和加工适宜性提供了宝贵的实验数据与理论支撑。

年期 ;
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B掺杂对O3相NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)钠离子正极材料形貌、结构与电化学性能的影响

饶媛媛;姚停;徐懋;吴升友;蒋阳;方继明;

为揭示B元素掺杂对层状O3相NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)钠离子正极材料形貌、结构与电性能的影响，制备出不同掺杂量的B掺杂NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)钠离子正极材料样品，并通过SEM、XRD与恒流充放电测试，分析B元素掺杂量的改变对所制备样品的微观形貌、结构与电化学性能的影响。SEM显示，B元素的引入起到了助融的作用，有利于材料一次粒子的生长与融合，XRD图谱表明，B元素的掺杂可起到增进层状结构有序性的作用，但随着B元素的掺杂量增加也导致了NiO杂相的不断增加。在0.5C倍率循环50圈的条件下，相比于未掺杂的样品，1250 ppm、2500 ppm与3750 ppm的B元素掺杂样品循环保持率得到了提高，分别达到86.74%、87.1%与82.81%。但5000 ppm及以上的B元素掺杂量会导致样品中NiO杂相的增加与一次粒子内部晶界增多与应力的增加，导致循环保持率急剧降低至60%左右。

年期 ;
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纯电汽车电池仓结构安全性分析及其优化

赖奕骏;阎秋生;洪富贵;冯佳雄;张宁;

随着用户对纯电汽车续航里程需求的提高，电池包承载的电芯重量提高，需要从电池仓方面降低重量，从而降低电动汽车行驶能耗。传统的钢制电池仓虽具有较大刚度，保证电池模组安全性，但由于重量过大，逐渐被车企淘汰。从材料和结构两方面对电池仓进行轻量化设计能有效解决电池仓这一问题。随着一体式压铸工艺的提出，不少车企选择采用压铸工艺生产电池仓，既能降低其重量，又能提供良好的韧性。基于有限元分析软件，对某纯电汽车的压铸拼焊电池仓进行模态、随机振动、侧向挤压、随机疲劳寿命分析，以验证其结构安全性。并在满足各项安全试验要求的前提下，采用拓扑优化法对电池仓进行轻量化优化设计。分析结果表明，优化前后电池仓均满足国标安全试验标准，电池仓重量降低了33.4 kg，轻量化率达到8.48%。

年期 ;
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燃料电池发动机用比例阀工作特性试验分析

吴东来;

比例阀作为燃料电池发动机氢气供应系统的关键零部件，其主要作用是通过控制开度来调节燃料电池堆的氢气流量进而控制入口压力，具有响应速度快、控制简单、成本低的特点。针对当前比例阀在燃料电池发动机的实际应用场景，设计不同试验条件下比例阀工作特性试验方案，并以某款比例阀作为对象进行试验验证，以期助力企业比例阀选型匹配和控制策略的优化。试验结果表明：比例阀升载过程和降载过程工作特性存在一定的差异，具有滞回区间，在开关机等工况条件下，需要进行控制策略的补偿；比例阀的工作特性与入口压力呈正相关关系，但是与出口压力相关性交差，应用时应重点关注比例阀前端供气压力。

年期 ;
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燃料电池的原理、技术状态与展望

衣宝廉

论述了燃料电池的工作原理;综述了各种类型燃料电池的发展状态;介绍了中国科学院大连化学物理研究所自70年代以来进行燃料电池研究的概况,着重介绍了该所质子交换膜燃料电池的关键材料与部件制备技术、电池组技术、电池组性能与电池系统的应用情况;回顾了燃料电池的发展历程,指出燃料电池技术发展与其它学科的关系,提出了产业化的发展方向。

2003 年 01 期 ;
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锂离子电池的应用开发

赵健,杨维芝,赵佳明

综述了锂离子电池的特性和国内外生产研究现状 ,分析了锂离子电池在便携式电子器件中的应用情况和价格变化趋势以及在便携式电器产业、电动车和军事装备中的应用。认为 :随着锂离子电池性能的不断提高和成本的不断降低 ,该系列电池将成为最具发展前景的可充电电池

2000 年 01 期 ;
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锂离子电池负极材料的研究进展

颜剑;苏玉长;苏继桃;卢普涛;

锂离子电池的石墨负极材料已商品化,但还存在一些难以克服的弱点。寻找性能更为优良的非碳负极材料仍然是锂离子电池研究的重要课题。综述了在锂离子电池中已实际使用的碳素类负极材料的特点和研究进展情况;介绍了正在探索中的锂离子电池非碳负极材料的研究现状。

2006 年 04 期 ; 国家自然科学基金资助项目(50371103)
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电动车电池的开发现状及展望

毕道治

无污染的电动车已成为各国政府和企业关注的焦点 ,电动车电池是电动车开发中需要解决的关键技术之一。文章介绍了铅蓄电池、MH Ni电池、锂离子电池、钠氯化镍电池及燃料电池在电动车上应用的近期发展情况。对各种电动车的未来发展也做了简要的讨论并对我国电动车的开发提出了建议

2000 年 02 期 ;
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锂离子电池的研究与发展

张胜利,余仲宝,韩周祥

综述了锂离子电池的历史、原理、正负极材料的研究进展，存在问题及发展前景。

1999 年 01 期 ;
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燃料电池的原理、技术状态与展望

衣宝廉

2003 年 01 期 ;
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磷酸铁锂电池应用现状及发展趋势

刘兰胜;

磷酸铁锂已成为主流的锂离子电池正极材料之一,主要介绍了磷酸铁锂电池的工作原理和应用现状。分别从新能源汽车、5G通信、电动船舶等领域分析了磷酸铁锂电池产品发展趋势。在国家大力发展新能源的背景下,国内外研究学者和企业不断加大新技术、新材料、新工艺开发,并推出了一系列性能稳定的新产品,相信未来磷酸铁锂锂离子电池产品应用越来越广泛。

2021 年 05 期 v.25;No.144 ;
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锂离子电池负极材料的研究进展

颜剑;苏玉长;苏继桃;卢普涛;

2006 年 04 期 ; 国家自然科学基金资助项目(50371103)
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锂离子电池的应用开发

赵健,杨维芝,赵佳明

2000 年 01 期 ;
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废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术进展

赵红伟;施志聪;

为了实现碳达峰、碳中和目标,建立清洁低碳的能源体系,人们对清洁储能材料的需求量日渐增大。锂离子电池相较其它储能器件具有输出电压高、使用寿命长等诸多优势,已广泛应用到各个领域。其中磷酸铁锂电池安全性较高,占据了较大的市场份额。然而,随着时间的推移,大规模磷酸铁锂电池退役的时间即将到来,如何处置和利用这些废旧电池,已成为当前行业亟需解决的问题之一。本文对目前的废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术进行总结,对固相法、液相法、固-液结合法、机械力活化法、电化学法、微生物分解法等回收工艺流程以及效果进行说明,比较其优缺点并对回收技术的发展方向进行展望。

2021 年 05 期 v.25;No.144 ;
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