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极柱超温对锂离子电芯性能劣化的影响分析
邓杰;梁锐;高毓轩;陶胜洋;陈露;本文聚焦锂离子电芯极柱区域超温对性能劣化的影响,通过实验揭示热-电-力多物理场耦合效应下的电芯失效机制。试验通过在极柱外侧的busbar(连接片)上覆盖加热片进行局部加热,热量沿“busbar—极柱—极耳”路径传入电芯内部,复现极柱超温状态,并以极柱温度作为控制与监测对象。研究发现,极柱超温引发了电芯内阻及膨胀力异常增长,导致循环寿命大幅缩短。拆解电极的微观结构与循环IC测试表明,高温会加速电解液分解与电极材料失效。正极颗粒破碎、负极层状结构破坏及锂沉积等现象会加剧电化学活性损失。不同温度下电芯劣化机制差异显著:60℃以SEI膜增厚为主,70℃则呈现多因素协同失效。研究强调了极柱超温是性能劣化的关键诱因,电极材料热稳定性与busbar设计优化对抑制失效具有重要意义。本研究为高功率电池系统中busbar热安全设计与寿命预测提供了实测依据与理论支持。
电芯高温储存膨胀分析与研究
占莎;周威;吴敏聪;针对磷酸铁锂体系的电芯(30% SOC)在高温存储与运输过程(温度≥45 ℃)中出现的电芯膨胀问题,开展机理分析与工艺优化研究。系统分析高温膨胀的成因,区分为硬膨胀与气膨胀,分别探究极片反弹、形变及副反应的影响规律,并通过调控极片水分含量、电芯预热工艺及电解液成分配比进行验证。高温下电芯膨胀以气膨胀为主,其中水分与电解液的副反应起主导作用,特别在55 ℃和30% SOC条件下,水分含量越高,膨胀随储存时间加剧显著。硬膨胀中极片反弹与褶皱增长为主要贡献因素。工艺优化表明,将极片水分控制在421 ppm以下,并采用裸电芯预热定型工艺,可有效抑制膨胀;电解液降低碳酸二甲酯(DMC)的比例,提高碳酸乙烯酯(EC)比例,并添加自主开发的T5-含氟磺酰类锂盐添加剂和T6-含氟磷酸类锂盐添加剂的配方,可进一步提升高温厚度稳定性。控制水分含量与优化电解液体系是改善该型电池高温储运膨胀问题的关键途径,研究结果可为大容量磷酸铁锂电芯的高温储存与运输过程电芯膨胀优化提供参考。
正极导电炭黑对高功率三元体系性能影响
刘子文;胡骐;秦丰琦;祝媛;通过选择不同比表面和吸油值的导电炭黑,用于高功率三元体系的正极中,采用极片界面电阻测试设备分析极片敷料层电阻率和界面电阻,然后制作成小软包,研究其在不同温度下对阻抗的影响,并验证其高温下高倍率充放电的循环性能,结果表明:高比表面的炭黑,可降低敷料层电阻率75%,降低界面电阻87%,放电阻抗测试表明高比表面的炭黑有助于低温性能,-20℃阻抗降低5.67%,低比表面的炭黑可提升高温性能,45℃循环1000cls提升3.91%SOH。
基于遗忘RLS与MI-AEKF的锂离子电池SOC估计方法
蔡明宪;刘思华;甄久国;章勇;黄昱文;薛湉;为解决锂电池复杂动态工况下模型参数时变、端电压噪声干扰及磷酸铁锂电池OCV-SOC平台区弱可观测问题,该文提出一种定向遗忘RLS与物理互锁MI-AEKF相结合的参数-SOC协同估计方法。该方法以280 Ah磷酸铁锂电池为对象,采样周期为1 s,建立二阶RC等效电路模型,采用15点滑动中值滤波处理电压、电流数据;在参数层引入激励丰富度判据和定向遗忘机制,在线辨识欧姆内阻与极化参数;在状态层构建多新息自适应扩展卡尔曼滤波,并通过内阻-观测噪声互锁和OCV斜率-SOC增益互锁约束SOC修正。UDDS和DST工况验证结果表明,该方法能够实现端电压动态拟合和SOC稳定跟踪;在UDDS工况下,SOC估计RMSE为0.107%,MAE为0.09%,低于FFRLS-AEKF的0.3285%和0.2794%。结果表明,该方法可提高动态工况下锂电池参数辨识与SOC估计精度。
锂离子电池负极连接片单层结构优化与验证
李慧民;针对锂离子电池负极连接片多层结构工艺复杂、成本高的问题,本文提出单层结构优化方案,通过硬度调控提升工艺适配性。设计了三种硬度区间(35.2~36.3 HV、36.6~37.9 HV、38.1~40.2 HV)的单层连接片,经产线验证优选出最佳硬度范围,并从焊接质量、短路率、交流内阻、倍率充放电性能、温升特性以及振动可靠性等维度进行系统性实验评估,与多层结构历史数据对比分析。结果表明:硬度36.6~37.9 HV的单层连接片超声波焊接后形态稳定,整形工序不良率由多层结构的约4.5%~6%降至1.2%;超声波焊接焊印残留率达100%,激光焊接有效熔深、有效熔宽平均值分别为0.415 mm和1.204 mm,基材本体及焊线载流能力均满足230 A过流能力的设计要求,剥离测试表现为母材断裂,焊线强度高于母材本身;归因于连接片的短路率稳定控制在≤0.11%,较多层结构降低约50%;单层结构电池交流内阻(ACR)均值(0.2939 mΩ)与多层结构(0.2935 mΩ)基本持平(P=0.343),倍率充放电容量保持率≥99.4%,温升特性相当,振动测试过程中电压与温度均无异常波动,连接可靠性良好。该方案简化工艺、降低成本,关键产线指标优于多层结构,为锂离子电池连接片的结构优化提供了工程参考。
锂离子电池铝巴连接片的过流能力与热安全风险研究
邓杰;梁锐;高毓轩;陶胜洋;陈露;本研究从电池包、电池模组和电芯单体三个层级,系统性验证了铝巴连接片的过流能力与热安全风险的关联性。研究证实,连接片是电池包热管理的关键环节,其过流能力不足导致的持续热源问题,不仅形成BMS的监测盲区,还超出水冷系统的补偿能力,显著增加热安全风险。合理的铝巴可有效抑制局部温升。说明了散热系统与过流能力的协同优化对提升热管理效能具有决定性作用。研究揭示了过流能力与热安全防护之间的强关联性,为电池包热设计的优化提供了理论依据和实验验证基础。
钠离子电池中离子动力学特征及其结构优化调控研究进展
赵明星;涂亚芳;于涛;钠离子电池凭借钠元素资源储量丰富、安全性高、成本低廉等优势,已逐渐成为大规模储能领域极具应用潜力的产品体系。电池内部离子传输效率是决定电池倍率、循环及功率性能的关键因素。针对传统电解液研究中单一参数优化、缺乏多体系协同调控机制的问题,本文系统梳理有机溶剂体系、离子液体体系及水-离子液体混合体系的最新研究进展,阐明不同体系下溶剂化结构与离子传输效率的内在构效关系,构建出溶剂化结构与传输性能跨尺度调控的理论研究框架。在有机体系中,介电常数与黏度协同耦合、阴离子锚定等策略可有效提升钠离子扩散系数与迁移数;在离子液体体系中,柔性阴离子动态网络与亲水性BF4-水合结构能够弱化离子聚集,改善高黏度导致的传输受限问题;在水-离子液体混合体系中,亲水性阴离子介导的间接水合机制可降低水合与脱水能垒,优化钠离子迁移动力学。研究结果表明,分体系精准调控可实现电解液离子传输性能的显著提升,推动电解液设计从经验式单一参数优化向机制化定向调控转变,可为钠离子电池及镁、锌等多价离子电池电解液研发提供理论参考,助力低成本、高稳定储能技术的产业化应用。
基于多维参数融合的退役电池组不一致性综合分析
蒋家祥;陈超;单率;李磊;马晨;荣海林;退役锂离子电池数量逐年增加。对退役电池进行梯次利用可有效提高资源利用效率。然而,退役电池组中电池单体之间的性能差异较大,这种不一致性会加剧梯次利用过程中的性能衰减、安全风险及热失控隐患。现有评估方法多基于单一参数或简单统计指标,难以全面反映多维参数间的复杂关联,且缺乏针对退役电池组的系统性量化体系。针对上述问题,本文提出一种基于多维参数融合的退役电池组不一致性综合量化方法。首先,选取容量衰减率、欧姆内阻、极化内阻及剩余使用寿命作为核心表征参数,构建电池组的多维参数集。其次,从离散度、不确定性和鲁棒性三个层面,分别采用基尼均值差、泰勒指数及无量纲四分位距作为统计指标,并通过加权融合构建综合不一致性指数(CI)。基于统计理论推导CI的可接受阈值,为梯次利用决策提供量化依据。进一步,针对不合格电池组,提出按权重最高参数进行排序重组并剔除劣质单体的优化策略。利用多维威布尔分布根据退役锂电池普遍的7.5% ~ 20%参数偏差,生成100个电池组(每组1000个单体)的模拟数据开展验证。结果表明:CI值能够有效区分合格与不合格电池组;按侧重参数重组可使CI值降低22.6%~28.9%,显著提升一致性。该方法为退役电池的精准拆解、优化重组及高效梯次利用提供了系统的理论支撑与实用工具。
动力型固态电池技术路线与市场现状分析
邱燚;匡中付;丁铭奕;温宏炎;金双双;刘子龙;徐瀚洲;冷仕军;党萍萍;固态电池凭借高能量密度、高安全性等优势,成为破解传统液态锂离子电池安全隐患与能量密度瓶颈的关键方向。固态电池技术受市场持续扩张与世界各国政策的扶持影响正加速发展,主流技术路线分为聚合物、氧化物、硫化物及卤化物四类。当前,固态电池商业化进程受界面稳定性不足导致高阻抗与循环失效等瓶颈制约。本文系统剖析固态电池的市场驱动因素、技术路线竞争态势及发展瓶颈,为其产业化突破与未来发展趋势提供参考。进一步区分实验室验证、车规示范与规模量产路线,补充硅碳/预锂复合负极、半固态与全固态市场口径,以及界面阻抗和锂枝晶的量产工程约束。
锂电池材料与制造全生命周期碳排放核算及减排研究
莫少宇;以锂离子电池材料与制造过程为重点,依据国家级零碳园区建设指标体系、零碳工厂评价导则和产品碳足迹规则,比较园区、工厂和产品的核算对象、边界、周期及数据要求,结合生命周期评价研究分析原材料获取、生产、运输或交付、使用和生命末期的处理中的排放来源。材料产地与工艺、制造能耗和良率、使用寿命及再生材料流向影响电池产品减排效果。企业可将材料批次、工序能源和供应商数据对应到具体产品,以单位合格品投入和全寿命服务量评价技术改造效果,并按适用规则分配绿色电力和循环材料收益。材料端应核实矿源和冶炼用能,制造端应结合干燥、化成及良率评价工序投入,生命末期则需核对再生产品质量和实际替代关系。在此基础上,提出完善数据分级、第三方核验和公共服务,使园区及工厂的能源、计量和回收条件支持产品持续减排。