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锂离子电池热失控防范技术 被引量:17
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作者 李惠 吉维肖 +3 位作者 曹余良 詹晖 杨汉西 艾新平 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第3期376-383,共8页
安全性是制约高比能、大容量锂离子电池规模应用的重要技术问题,热失控是导致电池发生爆炸、燃烧等不安全行为的根本原因。从电化学角度来看,在锂离子电池内部建立一种自激发热保护机制,切断危险温度下电池内部的离子或电子传输,关闭电... 安全性是制约高比能、大容量锂离子电池规模应用的重要技术问题,热失控是导致电池发生爆炸、燃烧等不安全行为的根本原因。从电化学角度来看,在锂离子电池内部建立一种自激发热保护机制,切断危险温度下电池内部的离子或电子传输,关闭电池反应,是解决这一问题的有效途径。基于这一考虑,近年来人们提出了一系列新型热失控防范技术,包括正温度系数电极(即PTC电极)、热敏性微球修饰隔膜(或电极)、热聚合添加剂等。本文在简要介绍这些安全性技术的实现方式和工作原理之后,重点介绍了这一领域的最新研究进展。在此基础上,从实际应用需求出发,对其存在的问题及发展趋势进行了探讨。 展开更多
关键词 安全性 热失控 正温度系数 热敏感 锂离子电池
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浅析动力电池的技术发展 被引量:9
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作者 艾新平 杨汉西 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1150-1158,共9页
从普及纯电动汽车的远期目标出发,基于动力电池的技术现状,本文提出了动力电池的近、中和远期的合理开发目标.通过分析可能满足各阶段目标的电池体系,提出了动力电池的技术发展路线,着重分析了提升正极或负极容量对于电池能量密度的贡献... 从普及纯电动汽车的远期目标出发,基于动力电池的技术现状,本文提出了动力电池的近、中和远期的合理开发目标.通过分析可能满足各阶段目标的电池体系,提出了动力电池的技术发展路线,着重分析了提升正极或负极容量对于电池能量密度的贡献,并针对锂离子电池、锂-硫和锂-空气电池的材料与技术发展提出了可能的思路.最后,简要分析了动力锂离子电池的安全性问题及其可能的解决方案. 展开更多
关键词 动力电池 电动汽车 比能量 技术路线
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高比能电池新材料与安全性新技术的研究进展 Ⅰ.锂离子电池自激发安全保护机制 被引量:7
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作者 艾新平 曹余良 杨汉西 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期6-10,共5页
安全性问题是阻碍大容量和高功率锂离子动力电池应用的关键.本文以作者课题组近期研究工作为主,简要介绍了几种旨在提高锂离子电池安全性的自激发安全保护机制,包括氧化还原穿梭剂、电压敏感隔膜、温度敏感电极、阻燃性电解液,并分析了... 安全性问题是阻碍大容量和高功率锂离子动力电池应用的关键.本文以作者课题组近期研究工作为主,简要介绍了几种旨在提高锂离子电池安全性的自激发安全保护机制,包括氧化还原穿梭剂、电压敏感隔膜、温度敏感电极、阻燃性电解液,并分析了这些方法的应用特点. 展开更多
关键词 锂离子电池 安全性 电压钳制 阻燃 温度敏感电极
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一种可为锂二次电池提供过热保护的正温度敏感系数电极 被引量:6
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作者 夏兰 朱利敏 +1 位作者 张海燕 艾新平 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第27期2632-2636,共5页
通过将导电碳黑(carbon black,CB)SuperP均匀地分散到聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate),PMMA)的聚合物基质中,发展出了一种具有正温度敏感系数(positive temperature coefficient,PTC)特征的CB—PMMA复合材料,... 通过将导电碳黑(carbon black,CB)SuperP均匀地分散到聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate),PMMA)的聚合物基质中,发展出了一种具有正温度敏感系数(positive temperature coefficient,PTC)特征的CB—PMMA复合材料,并采用该复合材料为铝箔基体的表面涂层,制备出具有三明治结构的A1/PTC/LiCoO2阴极.通过循环伏安扫描、倍率充放电和交流阻抗等方法考察了PTC复合电极在常温和高温下的电化学性能.实验结果表明,PTC—LiCoO2电极在常温下具有高的充放电比容量、良好的倍率性能和循环稳定性,PTC涂层对LiCoO2电极的正常充放电没有产生明显的不利影响.但在80~120℃的高温下,PTC涂层因电阻急剧增大约2个数量级,限制了电极活性层与集流体之间的电流传输,导致电极容量的急剧下降,表现出良好的自激发热阻断效果,从而可以防止电池因热失控而引发的安全性问题. 展开更多
关键词 锂离子电池 正温度系数 安全性 聚甲基丙烯酸甲酯 热失控
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锂金属电池用高浓度电解液体系研究进展 被引量:6
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作者 吴晨 周颖 +3 位作者 朱晓龙 詹忞之 杨汉西 钱江锋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第2期30-46,共17页
锂金属二次电池具有极高的能量密度,是下一代储能电池的研究热点。然而,金属锂负极在传统碳酸酯电解液1 mol·L^(−1) LiPF6-EC/DEC(ethylene carbonate/diethyl carbonate)中充放电时,存在严重的枝晶生长和循环效率低下等问题,阻碍... 锂金属二次电池具有极高的能量密度,是下一代储能电池的研究热点。然而,金属锂负极在传统碳酸酯电解液1 mol·L^(−1) LiPF6-EC/DEC(ethylene carbonate/diethyl carbonate)中充放电时,存在严重的枝晶生长和循环效率低下等问题,阻碍了其商业化应用。因此,开发与锂负极兼容的新型电解液体系是目前重要的研究任务。与传统稀溶液相比,高浓度电解液体系具有独有的物化性质和优异的界面相容性,并且能有效抑制锂枝晶生长、显著提升锂负极的循环可逆性,因而格外受到关注。本文综述了高浓度电解液及局部高浓电解液体系的最新研究进展,分析了其溶液化学结构和物化性质,对其与锂负极的界面相容性、枝晶抑制效果、效率提升能力及界面稳定性机制进行了探讨;文章着重介绍了高浓与局部高浓电解液体系在锂金属二次电池中的应用,同时从基础科学研究和应用研究两个层面对高浓电解液和局部高浓电解液存在的主要问题进行了简要分析,并对其未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 锂金属电池 高浓度电解液 局部高浓电解液 电解液溶剂化结构 界面性质
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高比能钠离子电池预钠化技术研究进展 被引量:2
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作者 徐铭礼 刘猛闯 +2 位作者 杨泽洲 吴晨 钱江锋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第3期27-42,共16页
钠离子电池有望取代锂离子电池实现大规模储能应用。然而,储钠负极材料具有较低的初始库伦效率,制约了高比能钠离子电池的开发。预钠化技术被认为是补偿负极活性钠损失、提升电池能量密度的最直接有效的方法,对于钠离子电池的商业化应... 钠离子电池有望取代锂离子电池实现大规模储能应用。然而,储钠负极材料具有较低的初始库伦效率,制约了高比能钠离子电池的开发。预钠化技术被认为是补偿负极活性钠损失、提升电池能量密度的最直接有效的方法,对于钠离子电池的商业化应用具有重要意义。本文全面总结近年来预钠化技术的最新研究进展,包括短接法预钠化、电化学预钠化、钠金属物理预钠化、化学预钠化和正极补钠添加剂等,并从反应原理、安全性、可操作性、处理效率和可放大性等角度分析讨论现有各技术方案的优势及面临的挑战;着重介绍化学预钠化和正极补钠添加剂,这两类最具应用前景的预钠化技术的最新成果,进而从实用化角度深入探讨仍待解决的科学问题和技术难点。本文可为预钠化技术的进一步优化和高比能钠离子电池的开发提供思路。 展开更多
关键词 钠离子电池 预钠化技术 初始库伦效率 化学补钠法 正极补钠添加剂
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不同硅氧原子比的SiOx/C复合负极材料的储锂性能 被引量:2
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作者 陈瑶 曾诗 艾新平 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第31期3233-3238,共6页
硅氧化物负极具有来源简单、储锂容量高、循环稳定性好等特点,近年来受到广泛关注.本工作采用机械球磨Si和SiO2制备出O:Si原子比分别为0.20,0.40和0.63的SiOx/C复合材料,并通过比较3种复合材料的可逆电化学储锂行为,研究了O:Si原子比对... 硅氧化物负极具有来源简单、储锂容量高、循环稳定性好等特点,近年来受到广泛关注.本工作采用机械球磨Si和SiO2制备出O:Si原子比分别为0.20,0.40和0.63的SiOx/C复合材料,并通过比较3种复合材料的可逆电化学储锂行为,研究了O:Si原子比对硅氧化物负极性能的影响.结果表明,随着氧硅原子比的提高,复合材料的循环稳定性并没有表现出同步提高的趋势.EIS研究结果证实,过高的氧硅原子比导致复合材料中氧化锂和硅酸锂等惰性缓冲介质的含量过大,不仅大幅度降低了SiOx材料的电子电导,而且引起了锂离子在电解液和活性相之间的传输困难.具有合适O:Si原子比的SiO0.4/C复合材料表现出较高的可逆储锂容量和最优的循环性能.其初始可逆容量为1636 mAh/g,首周库仑效率为70%;以1000 mA/g的电流密度循环200周后,仍能够保持75%的初始容量,显示出良好的应用前景. 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 硅氧化物 氧硅原子比
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电解液组成对固相转化机制硫电极性能的影响 被引量:1
8
作者 吴湘江 何丰 +1 位作者 曹余良 艾新平 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第2期331-338,共8页
锂硫二次电池由于潜在的高比能优势,被认为是最具发展潜力的新一代电化学储能体系。然而,构建高活性、长寿命的硫电极遇到了巨大的技术挑战。主要原因是常规硫电极在其充放电过程中伴随着多硫离子中间产物的溶解和流失,导致其循环稳定... 锂硫二次电池由于潜在的高比能优势,被认为是最具发展潜力的新一代电化学储能体系。然而,构建高活性、长寿命的硫电极遇到了巨大的技术挑战。主要原因是常规硫电极在其充放电过程中伴随着多硫离子中间产物的溶解和流失,导致其循环稳定性较差。我们前期工作证实,利用碳酸亚乙烯酯(VC)溶剂与多硫离子之间的亲核反应在硫电极表面原位生成一层SEI膜,可以有效隔离硫与电解液的直接接触,实现硫与硫化锂之间的固-固转换,从而避免多硫离子的产生和溶出。为了获得更符合实际应用的研究结果,本工作中我们采用高面载量硫电极(7mg/cm2)为研究对象,探究了电解液组成,包括VC含量、LiTFSI锂盐浓度,对固相转化硫电极性能的影响。结果表明,在高VC含量和高LiTFSI浓度的"双高"共溶剂电解液[2.5 mol/L LiTFSI+VC/DOL/DME (体积比为10:5:5)]中,高面载量S/C复合电极展现出高的可逆比容量(1090mA·h·g-1)和优异的循环性能(50周容量保持率97.2%)。研究结果为构建高循环稳定性硫电极提供了可行的技术途径。 展开更多
关键词 锂硫电池 硫正极 共溶剂电解液 固相转化 高载量电极
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高比能电池新材料与安全性新技术研究进展 Ⅱ.基于多电子反应的高能量密度电极材料 被引量:1
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作者 艾新平 杨汉西 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期239-243,共5页
正在崛起的新能源技术为化学电源的发展提供了巨大机遇,同时也提出了巨大的技术挑战:即在现有基础上大幅度提升能量和功率密度,以满足各个层次高效储电的要求.利用多电子反应电池体系是成倍提高化学电源能量密度的有效途径.本文以作者... 正在崛起的新能源技术为化学电源的发展提供了巨大机遇,同时也提出了巨大的技术挑战:即在现有基础上大幅度提升能量和功率密度,以满足各个层次高效储电的要求.利用多电子反应电池体系是成倍提高化学电源能量密度的有效途径.本文以作者所在课题组的研究工作为主,简要介绍了几类典型的多电子电极反应,包括金属硼化物多电子氧化反应、合金储锂反应、高价金属化合物结构转化反应等,以及这些反应体系用于构建高能量密度电池的关键问题,并试图分析解决这些问题的可能技术途径. 展开更多
关键词 多电子反应 高能量密度电池 储锂合金 电化学转化反应
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