国产精品一区二区视频-亚洲狠狠爱-久久久久女人精品毛片九一-99资源站-午夜神马福利-极品尤物一区二区三区-羞羞的视频网站-欧美三区四区-污污网站免费-乱色精品无码一区二区国产盗-国产黄色在线看-国产成人亚洲精品-国产欧美一区二区三区四区-一品毛片-凹凸精品熟女在线观看

超高功率鋰離子電池體系選擇與衰降機理簡析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年07月08日  

出于保護環境的目的,國家正在加速推動鋰離子電池取代傳統的鉛酸電池,采用鋰離子電池替代鉛酸電池作為汽車啟停電源需要鋰離子電池具有非常高的倍率放電能力,通常需要達到20-30C的放電倍率,但是我們目前對高倍率電池的體系設計和壽命衰降機理還缺少系統的研究。

近日,德國卡爾斯魯厄理工學院的AlexanderSchmidt(第一作者)和AnnaSmith(通訊作者)等對不同體系(LCO/LFP)電池的高倍率放電性能和在大倍率放電(最大45C)循環中的衰降機理進行了分析和研究,分析表明LCO/石墨體系的倍率性能要優于LFP/石墨體系,衰降機理研究則表明大倍率放電下的容量衰降加速主要源于高倍率放電導致的高溫。

實驗過程中采用的電池如下表所示,大部分電池的正極材料為LCO,部分電池采用LFP,9款電池中有8款都采用了軟包電池結構,一款采用了圓柱形結構(LFP2),電池的最大倍率放電能力如下表所示,大多數電池在最高倍率下的容量保持率都能夠>50%(相對于1C容量),只有LCO2電池倍率放電能力較差,在45C下容量保持率僅為7.7%,65C僅為2.1%,100C時還不到0.1%,倍率放電能力最好的為LCO5(65C容量保持率93.4%)和LCO7HV(65C容量保持率為60.1%)。

超高功率鋰離子電池體系選擇與衰降機理分析

上述的9種電池中軟包電池結構都為Z字型疊片,圓柱形電池的為26650結構,電芯采用卷繞結構,正負極分別引出4個極耳(如下圖B所示)。

超高功率鋰離子電池體系選擇與衰降機理分析

幾種電池的倍率負極從形貌上可以分為四類:其中下圖a為破碎的小片狀石墨,大部分粒徑在1-5um,部分大顆粒尺寸可達10-15um,石墨顆粒表面光滑,電池LCO1和LCO2(來自廠家A)采用該類型石墨;下圖b為大尺寸的片狀石墨,大部分顆粒的粒徑可達5-10um,部分大尺寸的顆粒可達20-25um,石墨顆粒表面粗糙,電池LCO3、LCO4和LFP1(來自廠家B)采用該石墨。下圖c為第三類負極,負極呈現直徑為10um左右的球形顆粒,表面比較粗糙,電池LCO5、LCO6HV和LCO7HV(來自廠家B)采用該類型石墨。下圖d展示了第四種石墨材料,該石墨具有與第二類石墨類似的顆粒形貌,但是顆粒表面要更加光滑,只有電池LFP2采用該負極。

相比于球形石墨,片狀石墨能夠獲得更高的壓實密度,從更大的倍率圖片中能夠看到幾乎所有的負極都采用炭黑作為導電劑,僅有LFP2電池還在負極中添加了氣相生長碳纖維(VGCF)。

超高功率鋰離子電池體系選擇與衰降機理分析

根據形貌LCO正極可以分為三類:其中第一類如下圖A所示,LCO顆粒的直徑在1um左右,部分大顆粒能夠達到2-3um,LCO顆粒之間分布大量的導電劑團簇(電池LCO1、LCO3和LCO5位該類型);第二類如下圖b所示,該類型LCO顆粒與第一種比較類似,但是導電劑要少的多(電池LCO2和LCO4為該類型);第三類如下圖c所示,LCO顆粒直徑為5-6um,這主要是出于降低顆粒比表面積,減少高電壓下的副反應(電池LCO6HV和LCO7HV為該類型)。下圖d為LFP正極,呈現出典型的納米LFP材料形貌。

超高功率鋰離子電池體系選擇與衰降機理分析

提高鋰離子電池功率密度最為有效的辦法是降低正負極的厚度,例如LCO3和LCO6HV電池的正極和負極厚度分別為42-55um和58-59um,而其他電池正極和負極厚度則為20-35um和26-42um,因此LCO3和LCO6HV的功率密度僅為1770-2000W/kg,遠低于其他電池(>3700W/kg)。提高功率密度的另外一個方法就是提高導電劑的含量,例如LCO4和LCO2電池的碳含量為3.2-3.8%,其功率密度為3700-4100W/kg,而碳含量達到5.4-5.5%的其他電池的功率密度可達5400W/kg以上(這里的碳不僅僅來自導電劑,還有粘結劑中的碳元素)。影響鋰離子電池的功率密度的另外一大因素就是活性物質的形貌,LCO顆粒較大的LCO7HV電池功率密度為5400W/kg,而采用小顆粒LCO的LCO5電池的功率密度可達7600W/kg。

幾種不同體系的鋰離子電池的在1C充電和不同倍率放電的循環曲線,可以看到不同的電池在循環性能上存在明顯的差距,采用高壓LCO材料的電池LCO6HV和LCO7HV電池在前10次循環中容量損失就超過了10%,這可能與高電壓下正極表面形成一層鈍化膜有關系。其次,放電倍率對于電池的衰降速度也有顯著的影響,對于LCO5和LCO7HV將放電倍率從25C提高到45C則循環次數會降低到原來的1/2和2/3,如果將放電倍率降低到1C,則電池的循環壽命還將大幅提升,大多數的電池的循環壽命都能夠超過1500次,LCO1、LCO2、LCO7HV和LFP2電池在循環1500次后容量保持率仍然能夠達到90%以上,而LCO5和LFP1可達85%以上。

為了分析在高倍率下循環后鋰離子電池循環壽命的衰降原因,作者將經過高倍率放電循環后的電池進行了解剖,下圖為幾種電池負極的SEM照片,從圖中能夠看到除了LFP2電池,其他幾種電池的負極循環后惰性層的厚度都大幅增加,特別是對于球形負極而言(LCO5、LCO6HV和LCO7HV電池負極),惰性層生長尤為嚴重,原本負極顆粒的形貌幾乎無法辨認。

從功率密度的角度來看,LCO/石墨體系(7600W/kg)要好于LFP/石墨體系(2100W/kg),這主要是由于LCO材料優異的電子電導率(特別是在高SoC狀態下)所致。總的來看高倍率電池的設計應遵循三個點:1)更薄的電極;2)更多的導電劑;3)更小的顆粒。機理分析也表明鋰離子電池在高倍率下循環衰降加速的主要原因是來自于大倍率放電產生的高溫,在高溫下電解液在負極表面大量分解,從而導致SEI膜增厚,使得電池內阻增加,甚至可能導致循環過程中負極析鋰,從而加速鋰離子電池的衰降。


相關產品

主站蜘蛛池模板: 欧美怡红院视频一区二区三区 | 一区二区在线免费 | 亚洲精品一区二区三区新线路 | 99热| 91免费.| 伊人久久99| 国产熟妇另类久久久久 | 国产午夜精品一区二区理论影院 | 亚洲狠狠爱 | 欧美日韩国产a | 国产精品久久久一区二区 | 99爱精品 | 日本黄色一区二区 | 一级国产片 | 性爱动漫| 欧美性猛交xxxx乱大交蜜桃 | 欧美精品免费看 | 亚洲一区二区福利 | 亚洲精品视频一区二区 | 国产一区二区三区视频在线观看 | 久久精品无码av | 午夜久久精品 | 神马午夜激情 | 无码人妻精品一区二区蜜桃色欲 | 日韩超碰 | 超碰97人人爱 | 色999视频 | 久久中字| 久久免费视频网 | 在线国产观看 | 国产精品夜夜爽 | jizzjizz视频 | 色涩综合| 日韩成人黄色 | 三上悠亚 电影 | 日本v片| 日韩av中字 | 香蕉毛片 | 波多野结衣中文字幕在线播放 | 亚洲男同视频 | 色婷婷久久久亚洲一区二区三区 | 毛片看看 | 国产精品视频你懂的 | 一区二区三区四区在线 | 亚洲精品视频在线观看免费 | 看片网址国产福利av中文字幕 | 毛片毛片毛片毛片毛片毛片毛片 | 免费在线观看你懂的 | 丰满大乳国产精品 | 久久免费视频播放 | 在线激情| 小视频在线看 | 男女草逼 | 永久黄网站 | 影音先锋中文在线 | 国产精品青青草 | 人人爱超碰 | 亚洲ⅴ国产v天堂a无码二区 | 九九在线观看免费高清版 | 伊人91| 亚洲欧美另类自拍 | 国产欧美不卡 | 少妇特殊按摩高潮惨叫无码 | 日b视频免费看 | 国产又猛又黄 | 精品国产va久久久久久久 | 老司机深夜视频 | 亚洲av无码成人精品区 | 在线观看黄网址 | 国产三级观看 | 午夜成人鲁丝片午夜精品 | 久久在线播放 | 91色交视频 | 日韩av中文字幕在线播放 | 黄色小视频在线观看 | 中文字幕乱码免费 | 三上悠亚影音先锋 | 美女屁股眼视频免费 | 成人av中文字幕 | 亚洲丝袜视频 | 天天视频入口 | 国产精品亚洲成在人线 | 国产福利一区二区视频 | 亚洲精品伊人 | 国产精品成人Av | 蜜臀久久99精品久久久久久 | 国产精品国产精品国产 | 亚洲一区欧美二区 | 亚洲乱码中文字幕 | 国产18精品乱码免费看 | 成年人黄色片网站 | 久久tv| 亚洲国产精品999 | 国产精品色综合 | 国产精品一区二区在线播放 | 欧美激情不卡 | 一区二区三区不卡视频 | 激烈的性高湖波多野结衣 | 欧美成人精品欧美一级 |