电池工业

本文通过熔铸法制备了三种Hg含量（质量分数分别为0.03%、0.04%、0.05%）的Al-Mg-GaHg-Sn新型铝合金阳极材料，研究了其在碱性溶液中的电化学性能和析氢腐蚀速率。结果表明：在铝合金中添加适量的Hg元素有利于提升铝合金在大功率放电条件下的性能。当Hg的质量分数为0.04%时，铝合金的析氢腐蚀速率显著降低，同时电极电位负移，有效抑制了钝化膜的形成。通过组装的Al/AgO单体电池放电性能测试发现，成分为Al-0.3Mg-0.02Ga-0.04Hg-0.05Sn的铝合金性能优良，截止1.48 V的平均电压为1.666 V。该铝合金有望在下一代高比能量Al/AgO电池上得到应用。

2025 年 04 期 v.29 ;
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过硫酸钾正极添加剂提升碱性锌锰电池电化学性能的研究

吴梓杰;汪刚耀;莫照熙;廖友好;李伟善;

为了提升碱性锌锰电池的电化学性能，本文首次采用过硫酸钾作为正极添加剂。实验表明，当过硫酸钾添加量为二氧化锰正极质量的0.5%时，LR6型电池的开路电压由不含添加剂的1.651 V提升至1.675 V，在3.9 Q恒电阻连续放电至0.9 V的放电时间从404.7 min（不含添加剂）延长到414.0 min。同时，在250 mA/1 000 mA、3.9 Q/43 Q以及1.5 W/0.65 W时，不同负载和放电模式下的放电性能也有所提升。经过常温（25℃）和高温（60℃）存储后，LR6型电池开路电压和放电性能均能保持相对较高的水平，展现出优异的存储性能。研究结果为提升碱性锌锰电池的性能提供了新思路，有利于促进电池的快速发展，从而提高其经济效益。

2025 年 04 期 v.29 ; 国家自然科学基金(22179041); 广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515010019)
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B掺杂对O3-NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂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-NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂钠离子正极材料形貌、结构与电性能的影响，制备不同B掺杂量的NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂钠离子正极材料的样品，并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与恒流充放电测试，分析B元素掺杂量的改变对样品的微观形貌、结构与电化学性能的影响。SEM结果显示，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元素掺杂量的增加也导致了NiO杂相的不断增加。在0.5 C倍率、循环50次的条件下，相比于未掺杂的样品，1 250 mg/kg、2 500 mg/kg与3 750 mg/kg的B元素掺杂样品的循环保持率得到了提高，分别达到86.74%、87.1%与82.81%。但5 000 mg/kg及以上的B元素掺杂量会导致样品中NiO杂相的增加、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。

2025 年 04 期 v.29 ;
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SN增强离子液体-锂盐双组分引发DOL原位聚合制备聚合物固态电解质

苑欣娜;李荐;聂海英;

固态聚合物电解质（SPE）因其优异的机械性能、良好的界面相容性和高安全性被视为下一代高能量密度锂电池的核心材料，但由于离子电导率低、界面兼容性差及电化学稳定性不足等问题限制了其广泛应用。本研究提出一种基于离子液体-锂盐双组分的可控引发体系，实现1,3-二氧戊环（DOL）单体的阳离子开环聚合，并引入丁二腈（SN）制备了高性能原位聚合1,3-二氧戊环（PDOL）基电解质。研究发现，SN通过氰基与PDOL链的氢键作用有效抑制基体结晶，构建连续无定形离子通道，使PDOL-SN40电解质的室温离子电导率提升至1.1×10-3 S/cm，锂离子迁移数达0.83。同时，SN的引入拓宽了电解质的电化学窗口，并促进了原位形成富含LiF的固体电解质界面（SEI）膜，显著抑制了锂枝晶与界面副反应。电化学测试表明，PDOL-SN40组装的锂对称电池在循环1 600 h后保持稳定，锂金属沉积形貌均匀；Li/LFP全电池在0.5 C倍率下循环600次后的容量保持率达91.8%,2 C倍率下仍保持85.3%的容量输出。该研究为兼具高离子传导、宽电压窗口及界面稳定性的固态电解质的开发提供了新思路，推动了高安全性锂金属电池的实用化进程。

2025 年 04 期 v.29 ; 湖南省重大科技攻关项目-新能源车用全固态电池研制(2024QK2004)
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高功率磷酸铁锂电池的工艺调控

杨斌;杨继承;吉盛;杨桃;

高功率性能是锂离子电池（LIBs）的关键性能指标，但是其关注焦点聚集正负极材料的形貌、结构调控，往往忽视了LIBs的设计及工艺协同作用。本文选择功率性能较好的磷酸铁锂（LFP）正极和石墨负极体系，研究正负极材料压实密度以及颗粒粒径的匹配性。实验结果表明，采用优化后的粒径匹配方案（正极1.2μm/负极12.6μm）时，电池表现出最佳的倍率性能，其循环寿命最高，可达900次。

2025 年 04 期 v.29 ; 国家重点研发计划(2022YFB2404800)
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基于硫化物电解质体系的全固态锂硫电池关键技术突破与产业展望

李富宇;冯孟黎;李永佳;张笑盈;

基于硫化物电解质体系的全固态锂硫电池(ASSLSBs)因兼具超高理论能量密度(2600Wh/kg)、本质安全性及成本效益，成为替代传统液态锂离子电池的极具潜力的下一代储能技术，本文系统综述了其研发现状、核心挑战及商业化推进策略；在材料体系方面，硫化物基固态电解质凭借高离子电导率(部分室温下达10^-2S?cm^-1)、优异机械特性及加工优势成为研究焦点，涵盖玻璃态、晶体材料(如Li-P-S玻璃陶瓷、银硫锗矿型Li₆PS₅X)及硫代LISICON材料(如Li₁₀GeP₂S₁₂)，正极材料包括单质硫、金属硫化物、有机硫化物及硫化锂(Li₂S)，通过复合设计平衡导电性与能量密度，负极则聚焦金属锂及锂合金，需解决高反应活性与枝晶生长问题；ASSLSBs商业化面临多重核心挑战：界面稳定性差(电极与电解质间副反应引发阻抗激增)、锂枝晶穿透(临界电流密度低，制约安全与循环)、体积膨胀显著(硫正极充放电体积变化达80%，破坏界面接触)、制备工艺复杂(硫化物电解质对湿气敏感，规模化生产难度大)及标准化体系缺位；为加速产业化，需从多维度突破：通过电解质减薄、复合体系设计提升能量密度，优化电芯界面(如构建稳定SEI/CEI层)抑制副反应与枝晶，开发浆料涂覆、干法成膜等规模化制备工艺，推动材料、工艺及性能指标的标准化，未来需材料科学、工程技术与制造工艺深度协同，以攻克技术瓶颈，实现ASSLSBs 的大规模应用。

年期 ;
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镁锂混合电池的研究进展与展望

李天一;卫武涛;米立伟;王红芳;

镁锂混合电池可以结合Li⁺电池的高容量/高电压正极，有着高容量且无枝晶的镁金属负极的优点。因此，镁锂混合电池在过去的10年中得到了越来越多的关注。为了更好的探究镁锂混合电池，在本综述论文中，我们首先总结了镁锂混合电池的正极材料，聚焦于正极材料的开发与优化。全面总结各类正极材料的电化学性能表现，包括但不限于金属氧化物，层状过渡金属硫化物，有机共轭聚合物等，深入分析不同材料在镁锂混合体系中的离子存储机制、电压平台特征及容量保持能力。通过对比不同正极材料的适用场景与技术瓶颈，为高性能正极材料的设计提供理论依据与实践参考。其次介绍了镁锂混合电池的负极材料和电解液相关设计，最后，提出镁锂混合电池存在的技术障碍和发展展望，以构建更优的镁锂混合电池。本综述有助于设计和构建具有高能量密度、高功率密度和优异循环稳定性的镁锂混合电池，为镁锂混合电池的工业化应用奠定基础。

年期 ;
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基于尺寸优化的储能Pack液冷板轻量化设计及热-力性能验证

吴成涛;张健;金金铭;祝方方;

百MW级大规模储能电站日益增多，对储能大容量化技术的需求更加迫切，电网对大容量储能系统的并网友好性有更高要求，就储能系统自身而言，电池簇精细化管理的内部需求凸显，同时储能集成系统成本承压，也需要整体管控。作者从仿真角度分析发现储能Pack的液冷板有部分降本空间，故本文采用尺寸优化的方法，以液冷板质量最小为优化目标，截面厚度尺寸为设计变量，Pack静强度为约束条件，使液冷板重量整体下降 25.2%。根据尺寸减重优化后的尺寸结果构建新的储能PACK模型，发现尺寸减重优化后的液冷板使Pack内的电芯温度更加均一，静强度均小于材料的屈服强度，道路运输分析最大置信应力均小于材料屈服，满足设计强度要求。

年期 ;
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储能安全测试方法UL9540A 介绍及第5版更新解析

孔庆刚;朱海峰;胡慧翎;

电芯热失控是所有电池储能系统安全事故可溯源到的一种现象，热蔓延是热失控可引起的最恶劣的结果。评估热蔓延发生后的安全风险，是非常科学和合理评估热失控风险的方法。UL9540A由美国的UL Solutions公司制定，用于电池储能系统的电池组发生热失控导致火灾蔓延的情况下的安全风险的测试评价方法，基于UL9540A的测试不仅可以帮助提升产品的安全性能，也可以为消防部门提供判定依据，因此标准虽然不是强制标准，但是在北美储能系统安全性方面有极高的接受度，成为全球性的评判电池储能系统安全性的重要参考。本文阐述了UL9540A标准的应用背景，重点介绍了该标准的主要内容和第五版的重要变化，为储能行业及相关的从业者提供指导和建议。

年期 ;
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高活性物质负载快充负极孔隙调控

袁文静;杨慧敏;安洪力;朱阳阳;王彦彦;马亦恒;邱继一承;谷海辰;

双(多)层涂布是工业中进行极片孔隙调控及提升快充性能的主要手段之一。对负极片采用上、下两层不同的孔隙率或面密度组合，通过对称扣式电池离子阻抗R_ion和全电池dQ/dV曲线的分析结合仿真建模，探究快充性能的差异。在负极片的上、下两层面密度相等和总压实密度不变的条件下，上层比下层大4%的孔隙率组合比相反孔隙率组合的R_ion降低44%，等效快充倍率提升8.5%。在本设计中良好的快充性能需要下层孔隙率不低于22%；在孔隙率上层比下层大4%的条件下，相较于上、下层面密度比例为35%:65%的负极，比例为65%:35%的负极R_ion 降低了8.2%且析锂峰明显减弱。上层孔隙率从20%增大到65%时，锂离子浓度差从270.73 mol·m^-3逐渐减小至255.51 mol·m^-3，上层孔隙率从65%继续增大时，锂离子浓度差不再继续减小。

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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