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基于电化学与热能的耦合关系演算聚合物锂离子动力电池的温度状态及分布 被引量:13
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作者 汤依伟 贾明 +3 位作者 程昀 张凯 张红亮 李劼 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第15期490-499,共10页
基于电化学-热耦合模型研究聚合物锂离子动力电池放电过程热行为,分析了放电倍率、冷却条件对电池放电过程的温度变化及分布的影响规律.结果表明:3C放电时,模型计算结果与实测结果的平均偏差为0.57K,方差为0.15,说明模型准确度较高.电... 基于电化学-热耦合模型研究聚合物锂离子动力电池放电过程热行为,分析了放电倍率、冷却条件对电池放电过程的温度变化及分布的影响规律.结果表明:3C放电时,模型计算结果与实测结果的平均偏差为0.57K,方差为0.15,说明模型准确度较高.电芯的平均生热率在整个放电过程中呈现出增加的趋势,初期和末期增长较快.大倍率放电时,与电流密度的平方呈正比的不可逆热所占的比重较大,小倍率放电时,电化学反应可逆热占主导.改善冷却条件能降低电池放电过程的平均温度,对流传热过程的表面传热系数为5W/(m2·K),1C,3C,5C放电结束时,电芯的平均温升为分别为6.46K,17.67K,27.53K,当对流传热过程的表面传热系数增加至25W/(m2·K)时,温升比自然对流条件下相同倍率放电时的温度分别降低了2.91K,4.68K,5.62K,但电芯温度分布的不一致性也会加剧. 展开更多
关键词 电化学 耦合 锂离子动力电池 温度分布
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连续离子层吸附反应沉积后硫化法制备柔性铜锌锡硫薄膜太阳电池 被引量:6
2
作者 孙凯文 苏正华 +4 位作者 韩自力 刘芳洋 赖延清 李劼 刘业翔 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期402-408,共7页
在柔性钼箔衬底上采用连续离子层吸附反应法(successive ionic layer absorption and reaction)制备ZnS/Cu2SnSx叠层结构的预制层薄膜,预制层薄膜在蒸发硫气氛、550 C温度条件下进行退火得到Cu2ZnSnS4吸收层.分别采用EDS,XRD,Raman,SEM... 在柔性钼箔衬底上采用连续离子层吸附反应法(successive ionic layer absorption and reaction)制备ZnS/Cu2SnSx叠层结构的预制层薄膜,预制层薄膜在蒸发硫气氛、550 C温度条件下进行退火得到Cu2ZnSnS4吸收层.分别采用EDS,XRD,Raman,SEM表征吸收层薄膜的成分、物相和表面形貌.结果表明,退火后薄膜结晶质量良好,表面形貌致密.用在普通钠钙玻璃上采用相同工艺制备的CZTS薄膜表征薄膜的光学和电学性能,表明退火后薄膜带隙宽度为1.49 eV,在可见光区光吸收系数大于104cm 1,载流子浓度与电阻率均满足薄膜太阳电池器件对吸收层的要求.用上述柔性衬底上的吸收层制备Mo foil/CZTS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ag结构的薄膜太阳电池得到2.42%的效率,是目前报道柔性CZTS太阳电池最高效率. 展开更多
关键词 柔性薄膜太阳电池 铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4) 连续离子层吸附反应法 硫化热处理
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锂空气电池用碳纳米管/钴锰氧化物复合电极材料的制备及电化学性能 被引量:1
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作者 张治安 周耿 +4 位作者 彭彬 卢海 贾明 赖延清 李劼 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期949-955,共7页
采用沉淀法合成了不同钴锰含量的碳纳米管(CNTs)/钴锰氧化物纳米复合材料.利用XRD、SEM、TEM、BET和FT-IR等方法对材料进行了表征,考察了不同复合材料对锂空气电池放电及充电过程的影响,同时对循环性能进行了研究.结果表明:钴锰比例为4:... 采用沉淀法合成了不同钴锰含量的碳纳米管(CNTs)/钴锰氧化物纳米复合材料.利用XRD、SEM、TEM、BET和FT-IR等方法对材料进行了表征,考察了不同复合材料对锂空气电池放电及充电过程的影响,同时对循环性能进行了研究.结果表明:钴锰比例为4:0与0:4时,产物为CNTs/Co3O4与CNTs/Mn3O4,钴锰比例为3:1、2:2、1:3时,产物为CNTs/(Co,Mn)(Co,Mn)2O4。产物具有良好的分散性能,氧化物负载在碳管表面,其中CNTs/Mn3O4的分散性能最好。随着锰含量的增加,电池的放电性能提高,CNTs/Mn3O4的放电电压达到2.92 V。随着钴含量的增加,电池的充电性能提高,充电电压最低为3.80 V。钴锰比为3:1时的产物充放电过电势(△V)仅为1.05 V,5次循环后依然保持着良好的放电性能。 展开更多
关键词 锂空气电池 氧化锰 氧化钴 钴锰氧化物 催化剂 极化
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动力锂离子电池模块散热结构仿真研究 被引量:20
4
作者 程昀 李劼 +4 位作者 贾明 汤依伟 宋文锋 张治安 张凯 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1607-1616,共10页
针对目前动力锂离子电池模块散热困难的问题,以12串10 A·h磷酸铁锂动力电池为研究对象,基于COMSOL MULTIPHYSICS平台建立其三维热仿真模型,并应用红外成像技术进行验证;定量分析不同工况下空气强制对流冷却和冷却板冷却对电池模块... 针对目前动力锂离子电池模块散热困难的问题,以12串10 A·h磷酸铁锂动力电池为研究对象,基于COMSOL MULTIPHYSICS平台建立其三维热仿真模型,并应用红外成像技术进行验证;定量分析不同工况下空气强制对流冷却和冷却板冷却对电池模块散热性能的影响。结果表明:空气强制对流冷却降低电池温度的能力有限,且造成电池模块温度均匀性变差。对流换热系数从5 W/(m2·K)变化至100 W/(m2·K)进行5C放电时,电池模块中心温度仅降低0.2 K,电池温差达到10 K;冷却板冷却具有平衡电池模块温度场的作用,其降温效果和温度均匀性均优于空气冷却时的。5C放电时,电池模块最高温度为318.91 K,最低温度为317.19 K;空气强制对流冷却时,增加冷却板厚度和外部散热翅片的数量都能够降低电池模块温度和均匀性,但在自然冷却条件下该变化不明显。 展开更多
关键词 锂离子电池模块 散热结构 仿真 冷却
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锂离子电池LiMn2O4/石墨电极放电过程中扩散极化的仿真 被引量:12
5
作者 张凯 汤依伟 +5 位作者 邹忠 程昀 宋文锋 贾明 卢海 张治安 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2235-2242,共8页
针对扩散极化及其影响因素,以LiMn2O4/石墨锂离子电池为研究对象,基于一维电化学模型开展了其放电过程中扩散极化的数值仿真研究。结果表明:在放电过程中,正负电极均存在固、液相扩散极化,且随着放电过程的深入,固、液相扩散极化均在增... 针对扩散极化及其影响因素,以LiMn2O4/石墨锂离子电池为研究对象,基于一维电化学模型开展了其放电过程中扩散极化的数值仿真研究。结果表明:在放电过程中,正负电极均存在固、液相扩散极化,且随着放电过程的深入,固、液相扩散极化均在增大。电极活性物质颗粒粒径对固相扩散过程影响显著,减小活性物质颗粒粒径能有效地降低固相扩散极化。当正、负极活性物质颗粒粒径分别由10和12μm减小到5和6μm,在1C放电1 800 s时,颗粒表面和中心的锂离子浓度差分别降低至原来的25.35%和25.07%;当正、负极活性物质颗粒分别由10和12μm增加至20和24μm时,颗粒表面和中心的锂离子浓度差分别增加至原来的391.66%和266.96%。电极厚度是影响液相扩散极化的一个主要因素,厚度的减小能够缩短液相扩散的路径,从而减小电极的液相扩散极化。当正、负极电极厚度分别由90和60μm增加至112.5和75μm,在1C放电1 800 s时,厚度方向的最大锂离子浓度差与平均浓度的比值相应地由14.05%和1.71%增加至19.54%和2.61%;当正、负极厚度分别由90和60μm减小至67.5和45μm时,厚度方向的最大锂离子浓度差与平均浓度的比值分别由14.05%和1.71%减小至8.72%和0.98%。 展开更多
关键词 数值仿真 电化学模型 固相扩散 液相扩散 锂离子电池
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Effect of vinylene carbonate as electrolyte additive on cycling performance of LiFePO_4/graphite cell at elevated temperature 被引量:4
6
作者 宋海申 曹政 +3 位作者 张治安 赖延清 李劼 刘业翔 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第3期723-728,共6页
Effects of film-forming additive on stability of electrode and cycling performance of LiFePO4/graphite cell at elevated temperature were studied. Two 18650 cells with and without VC additive were investigated by galva... Effects of film-forming additive on stability of electrode and cycling performance of LiFePO4/graphite cell at elevated temperature were studied. Two 18650 cells with and without VC additive were investigated by galvanostatic cycling, electrochemical impedance spectroscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray analysis and Raman spectroscopy. The results show that in the presence of VC additive, dissolution of Fe from LiFePO4 material is greatly depressed and stability of graphite structure is improved; the additive can not only reduce reaction of electrolyte on surface of LiFePO4 electrode but also suppress reduction of solvent and thickening of the solid electrolyte interface (SEI) layer on graphite surface. Electrolyte with VC is considered to be a good candidate for improving cycling performance of the LiFePOa/graphite cell at elevated temperature. 展开更多
关键词 LiFeP04 vinylene carbonate electrolyte additive cycling performance
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Vapor-grown carbon fibers enhanced sulfur-multi walled carbon nanotubes composite cathode for lithium/sulfur batteries 被引量:3
7
作者 邓兆丰 张治安 +4 位作者 卢海 赖延清 刘晋 李劼 刘业翔 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第1期158-163,共6页
Vapor-grown carbon fibers (VGCFs) were introduced as conductive additives for sulfur-multiwalled carbon nanotubes (S-MWCNTs) composite cathode of lithium-sulfur batteries. The performance of S-MWCNTs composite cat... Vapor-grown carbon fibers (VGCFs) were introduced as conductive additives for sulfur-multiwalled carbon nanotubes (S-MWCNTs) composite cathode of lithium-sulfur batteries. The performance of S-MWCNTs composite cathodes with carbon black and VGCFs as sole conductive additives was investigated using scanning electron microscopy (SEM), galvanostatic charge-discharge tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that the S-MWCNTs composite cathode with VGCFs displays a network-like morphology and exhibits higher activity and better cycle durability compared with the composite cathode with carbon black, delivering an initial discharge capacity of 1254 mA&#183;h/g and a capacity of 716 mA&#183;h/g after 40 cycles at 335 mA/g. The interconnected VGCFs can provide a stable conductive network, suppress the aggregation of cathode materials and residual lithium sulfide and maintain the porosity of cathode, and therefore the electrochemical performance of S-MWCNTs composite cathode is enhanced. 展开更多
关键词 lithium-sulfur batteries carbon fiber composite cathode multiwalled carbon nanotube
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LiPF_6/LiBOB混合锂盐改善LiFePO_4/石墨动力电池高温循环性能研究 被引量:1
8
作者 宋海申 赖延清 +2 位作者 李劼 刘业翔 张治安 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第19期2849-2853,共5页
分别以LiPF6、LiBOB和LiPF6/LiBOB混合盐为电解质,研究了不同电解液对LiFePO4/石墨动力电池高温循环性能的影响。结果表明,LiBOB盐抑制了正极溶铁行为,并提高了正极高温循环充放电效率;由于LiBOB基电解液对正极的保护及在负极表面良好... 分别以LiPF6、LiBOB和LiPF6/LiBOB混合盐为电解质,研究了不同电解液对LiFePO4/石墨动力电池高温循环性能的影响。结果表明,LiBOB盐抑制了正极溶铁行为,并提高了正极高温循环充放电效率;由于LiBOB基电解液对正极的保护及在负极表面良好的成膜作用,使得LiFePO4/石墨电池高温循环性能得到明显改善,但是增大了电池阻抗。LiPF6/LiBOB混合盐可以发挥LiBOB盐的优点增加正极稳定性,在石墨表面形成致密的SEI膜并能够有效改善电池高温循环性能,同时避免了单纯使用LiBOB盐时阻抗较高的缺点。使用LiPF6/LiBOB混合盐,利用LiPF6盐低阻抗特性及LiBOB盐对正、负电极的保护作用,可以有效提高电池电化学性能。 展开更多
关键词 动力电池 LIBOB 混合盐 LIFEPO4 循环 高温
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苯甲醚及其溴取代物用作锂离子电池防过充添加剂的研究 被引量:1
9
作者 张治安 彭波 +3 位作者 卢海 任春燕 贾明 赖延清 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第5期798-802,共5页
选择苯甲醚、2-溴苯甲醚、3-溴苯甲醚作为锂离子电池有机电解液的防过充添加剂.采用循环伏安测试、恒流充放电测试、电化学阻抗分析、扫描电镜分析等手段,研究三种添加剂的防过充作用效果,以及对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)正极性能的影响... 选择苯甲醚、2-溴苯甲醚、3-溴苯甲醚作为锂离子电池有机电解液的防过充添加剂.采用循环伏安测试、恒流充放电测试、电化学阻抗分析、扫描电镜分析等手段,研究三种添加剂的防过充作用效果,以及对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)正极性能的影响.结果表明:三种添加剂均具有合适的氧化电位和良好的氧化还原特性,能够提高锂离子电池的防过充性能.其中2-溴苯甲醚的防过充作用效果最优,电池经0.1 C充电长达近50 h后才达到5 V截止电压,且可承受过充的次数相对最多,但该添加剂对NCM正极的循环性能影响较大;苯甲醚的防过充效果仅次于2-溴苯甲醚,NCM正极在添加有苯甲醚的电解液中循环性能良好,0.2 C充放电循环80次后容量仍能保持93.8%左右.含上述三种添加剂的电池经过充后,均会有一部分氧化还原产物吸附在NCM正极表面,增加电池的整体阻抗,其中含2-溴苯甲醚的电池表现最为明显. 展开更多
关键词 锂离子电池 电解液 防过充 添加剂 苯甲醚 溴取代
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