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2021-11-18 点击量:401次
锂离子电池在高温、低温、快速充电等工况条件下,性能衰减十分严重,极大地限制了其使用范围。解析动力锂电池在不同工况下的性能衰减机制和过程,对促进新能源汽车整车及动力锂电池发展有着重要意义。因此,如何改善电池的性能以满足车用动力锂电池的使用寿命要求,成为急需解决的技术难题。
他以LiFePO4/石墨电池为例子,通过解体与非解体技术,详细解析了动力锂电池的性能衰减机制,得出电池循环容量衰减和搁置容量衰减的重要结论。其中,电池循环容量衰减重要源于正极中锂损失(FePO4相生成),首次用TEM观测到FePO4和LiFePO4相共存,锂损失被负极SEI膜消耗;电池搁置容量衰减重要源于正极中锂损失(FePO4相生成),容量损失随着温度和SOC升高新增,通过补锂,FePO4相可恢复为LiFePO4。
最后,他还介绍了石墨烯导电剂在不同电极体系以及聚合物凝胶电解质在锂硫电池中的应用,对前沿电池技术的发展情况做出了重要的概括。目前大规模商业化的锂二次电池普遍采用有机碳酸酯类的液态电解质,易泄露、易燃烧、易爆炸等安全问题限制了该类电解质的进一步应用。
全固态聚合物电解质(all-solid-statepolymerelectrolytes,ASPEs)电池具有安全性能好、能量密度高、工作温度区间广、循环寿命长等优点,是锂离子电池领域的研究热点之一。ASPEs通常还具有优异的力学性能,可以很好地抑制锂金属电极在充放电过程中的枝晶生长,所以在锂金属电池领域也具有十分重要的应用前景。
研究较多的几种ASPEs体系,包括聚氧化乙烯(PEO)基体系、聚碳酸酯基体系、聚硅氧烷基体系、聚合物锂单离子导体体系。
PEO基ASPEs是研究最早且研究最多的一类ASPEs材料,但其高结晶性造成室温Li+迁移困难、离子电导率低等问题,所以研究人员研发了一系列降低PEO结晶度、提升体系离子电导率的改性手段。
聚碳酸酯基ASPEs主链结构中含有强极性碳酸酯基团而且室温无定形态,使得锂盐更容易解离,且室温离子电导率一般较PEO基要高,是比较有潜力的PEO基ASPEs替代材料。
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