电池工业

近年来，锂离子动力电池在安全性、充电速度、续航里程和使用寿命等方面取得了显著进展，这很大程度上促进了新能源汽车的发展，而这些方面的进展都离不开热管理技术的革新。锂离子动力电池在高低温状态下由热管理系统对其进行冷却或加热，使其在适宜的温度范围内充放电，这不仅能够消除充放电过程中产生的热量堆积，还能够防止低温充电时析锂造成的安全风险，同时也能够缩短充电时间、提高续航里程、延长使用寿命。本文综述了锂离子动力电池的多种热管理技术，包括风冷、液冷、相变材料换热等，并分析了其优缺点，为未来热管理技术的研究提供参考。

2025 年 02 期 v.29 ; 国家重点研发计划（2022YFE0207300）; 天津市科技项目（24ZYJDSS00140）; 天津市科技人才项目（QN20230201）
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基于多维信号的电池安全性监控技术研究进展

金光辉;李乐;丁飞;

随着锂离子电池广泛应用于储能和电动交通领域，其安全性问题日益严峻。传统的电池监测技术主要侧重于电、热信号，而智能传感技术的进展使得力学、气体和声波信号的监测成为早期安全预警的重要手段。本文综述了智能传感技术在电池安全性分析中的应用，重点分析了多维信号在电池失效监测中的作用，讨论了其工作原理、技术优势及面临的挑战。通过多信号融合与综合分析，可显著提升电池的安全性、可靠性和使用寿命，为电池技术的优化与发展提供有力支持。

2025 年 02 期 v.29 ; 河北省高等学校科学技术研发项目“青年拔尖人才项目”（BJK2024123）;河北省高等学校科学技术研究项目（JZX2023003）;国家重点研发计划（2024YFE0213000）
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研究论文

磷酸铁锂储能模组燃烧特性及灭火剂抑制效果研究

张磊;黄昊;马天翼;付巧宇;张永丰;

锂离子电池的热失控、燃烧特性及其抑制技术是保障电化学储能安全发展的重要支撑。本文以16串1并的100 Ah磷酸铁锂电池模组为研究对象，开展了外部加热条件下的热失控、燃烧特性实验，获取了热失控温度、失控—燃烧转变特征，并在此基础上对比了全氟己酮和热气溶胶灭火剂对该类火的灭火效能。研究结果显示，100 Ah磷酸铁锂电池模组发生热失控时，加热面的温度为225℃，热失控最高温度为523℃，电池着火时的点火能主要来自模组内的电气短路。全氟己酮灭火剂的灭火时间约为9 s，具有一定的降温能力，药剂喷射后的最大降温幅度为78℃，但电池模组内的温度仍超150℃，且在灭火后模组发生了复燃。热气溶胶的灭火性能优于全氟己酮，灭火时间约为1 s，且灭火后模组无复燃，但其降温效果不明显。全氟己酮和热气溶胶均能扑灭模组内明火，但不能抑制模组热失控蔓延，且无法有效抑制电池模组外部的电解液流淌火，在消防设计时应注重电池模组内外部的综合防护。

2025 年 02 期 v.29 ; 国家重点研发计划项目（2023YFC3009900）; 中央基本科研业务费项目（25SX00）
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微电滥用条件下磷酸铁锂和三元锂离子电池的性能衰减研究

魏港;黄冉军;姜波;蔡吉祥;许文韬;朱建功;王学远;魏学哲;戴海峰;

当前锂离子电池被广泛应用于清洁交通和规模储能场景中，然而由于电池制造单体一致性以及服役容量衰减速度的固有差异性，电池在运行过程中常出现轻微过度充电这一电滥用工况。进一步的滞后维护会带来循环积累效应，对电池的规模成组应用造成可靠性挑战和安全隐患。因此对主要电池类型在所述工况下的性能衰减特性进行研究具有重要意义。本文以磷酸铁锂和镍钴锰三元锂离子电池为研究对象，开展了正常循环老化和微过充循环老化试验。结果显示，磷酸铁锂电池在两种循环工况下的性能衰减特性差异较小，而三元电池在微过充循环工况下的性能衰减速度显著快于正常循环工况。结合电化学阻抗测试，通过等效电路模型和弛豫时间分布等分析方法，揭示了微过充循环工况下三元电池健康状态显著下降的主要原因：固体电解质界面膜等效电阻和传荷电阻的增长导致更严重的锂库存损失。相比之下，磷酸铁锂电池对微电滥用循环工况的抗性更为优异，固体电解质界面膜等效电阻和传荷电阻变化较小，相应的锂库存损失有限，因此在设定的循环圈数内，其性能衰减幅度与正常循环工况相比并未显著增加。

2025 年 02 期 v.29 ; 国家自然科学基金（52207242）;国家自然科学基金（52307248）
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锂离子电池热滥用测试方法研究

张晋杰;李丹华;姜成龙;王志豪;刘磊;

本研究探讨了三元材料和磷酸铁锂（LFP）材料两种体系的锂离子电池在热箱加热及绝热条件下加热的热失控行为。在两种热滥用测试条件下，LFP电池相比三元电池表现出更好的热稳定性，且两种电池在两种实验工况下表现出了相同的热特性差异。实验发现，两种电池在绝热条件下触发热失控的时间远大于热箱的加热时间。相比于绝热条件，热箱条件下样品除自身产热外，还会受到外部高温环境的热量注入，导致样品总加热速率更高，内部化学反应更活跃，更容易触发热失控。因此三元样品和LFP样品在热箱条件下的热失控触发温度均低于绝热条件，同时达到热失控触发所用的时间更短。由于三元样品和LFP样品在两种热滥用工况下热失控触发前的孕育期不同，能量流失也不同，导致两种样品的热失控最高温度在两种热滥用工况下表现也不同。

2025 年 02 期 v.29 ; 国家重点研发计划项目（2022YFE0207300）; 天津市青年科技人才项目（24ZYJDSS00140）
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基于液冷储能户外柜的热管理优化设计

尹子杰;窦鸿胜;冯祥民;潘明飞;叶俊伟;王丹丹;

与储能集装箱相比，储能户外柜集成度高、灵活性高、初始投资低，在分布式发电系统、微电网及电力辅助服务市场等领域发挥着重要作用。为解决顶部PACK高温问题，从户外柜换热特性方面展开研究，研究分析不同制冷剂流量、散热方式、太阳辐射对顶部PACK温度分布的影响。研究结果表明：加装风扇的方案二温差（2.22℃）较液冷板方案仅高0.11℃，但综合成本降低10%；太阳辐射与流量大小对电池影响显著，太阳辐射可使电池最高温度升高约1.03℃。综合考虑冷却效果、成本及安装维护便利性等因素，确定加装风扇优化方案，研究结果可为储能户外柜提供科学、实用的热管理解决方案，推动储能技术的高效发展。

年期 ;
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原位无损检测技术在锂离子电池安全性能分析中的应用

顾正建;邵宇杰;杨智皋;

锂离子电池内部的反应多为化学过程，具有复杂多变的特性，因此其安全问题不但较难发现而且无法在短时间内准确分析具体原因。通过原位无损表征手段，可以尽可能地避免外部干扰，在真实环境及运行工况下对电池实施检测，更清晰准确表达电池的安全失效行为，精准分析电池析锂、热失控等安全问题的失效特征规律和反应机理，有助于指导改进电极材料的制备与电池系统结构的设计。从锂离子电池失效分析出发，结合原位无损检测技术，分别阐述检测技术的原理、应用方式和适用的失效模式。此外，通过分析对比各种检测技术，总结了各种技术亟待解决的问题，为后续原位无损检测技术的发展提供思路；分析了各种技术运用于电池系统的可能性，为实现电池安全问题的预防与预警提供参考。

年期 ;
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隔膜对锂沉积影响的原位光学实验和相场模拟

何杰;初雨晨;王胜科;

锂金属电池中隔膜结构与锂金属沉积形貌演化的关系尚不清晰，原位实验和数值模拟能够揭示影响机理。通过自制的原位光学-电化学耦合装置，能够直观看到锂金属沉积过程的形貌演化情况。原位实验研究了三种不同的隔膜，发现玻纤隔膜相比于聚丙烯隔膜更容易产生锂金属枝晶，聚丙烯和聚乙烯复合隔膜比单层聚丙烯隔膜有更均匀的锂金属沉积现象。扫描电子显微镜图片显示三种隔膜有不同的微结构，结合相场法数值模拟，表明隔膜微结构对锂金属沉积形貌演化、锂金属枝晶的生成有了重要的影响，相场模拟结果符合原位实验观测结果。

年期 ;
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铁基硫化物纳米材料在电化学中的应用进展

王泓博;彭馨雨;顾蓁蓁;孙海洋;郑驰杰;王学东;刘婷婷;

铁基硫化物纳米材料因其丰富的储量、低成本、高理论容量和可调控的电子结构，在能源存储及转换、电化学合成及催化、传感器等领域展现出广阔的应用前景。本文系统综述了铁基硫化物纳米材料在锂/钠离子电池、超级电容器、电催化水分解、电催化氧化污染物降解等领域的应用研究进展，重点探讨其结构设计、性能优化策略以及实际应用情况，并展望了未来发展的挑战与方向。

年期 ;
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基于磷酸三乙酯基电解液与玻璃纤维隔膜的锂离子电池安全性实验研究

李耀;郑东;

为了提升锂离子电池在极端高温环境下的安全性，本文提出了一种基于磷酸三乙酯（TEP）基电解液与玻璃纤维隔膜（GF）的电池，通过自熄灭时间测试、隔膜热收缩率分析及软包电池的高温自燃实验，对比了该体系与传统商用电池（碳酸酯类电解液-聚烯烃隔膜）的安全性能。实验结果表明，当电解液中碳酸酯类（VC）添加量超过5wt%时，会对电解液安全性带来极大危害，进而增加热失控风险；玻璃纤维隔膜在150℃～200℃下热收缩率低于1%，远优于商用聚烯烃隔膜（热收缩率>32%）。在进一步的软包电池高温自燃实验中，400℃与450℃下TEP基电解液-GF隔膜电池相较于商用电池，燃烧起始时间分别延迟35.8%与65.0%，燃烧持续时间减少70.1%与94.7%，最高温度降低42.6%与43.4%，在350℃下，商用电池持续燃烧128s，相比之下，TEP基电解液-GF隔膜体系电池热失控触发温度提升约75%，350℃下实现了完全无明火状态。该研究为高安全性锂离子电池的设计提供了实验依据和技术支持。

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 ;
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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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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 ;
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