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锂离池研究现状论文

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锂离池研究现状论文

行业主要上市公司:宁德时代(300750);比亚迪(002594);国轩高科(002074);孚能科技(688567);亿纬锂能(300014);鹏辉能源(300438);欣旺达(300207)等

本文核心数据:锂电池板块上市公司研发费用;锂电池相关论文发表数量

全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“lithium battery”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月17日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

锂电池技术概况

1、技术原理及类型

(1)锂电池技术原理

锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

(2)锂电池的分类

按照电解质材料、电池外形、外包材料、正极材料、应用领域等不同分类方式,可将锂电池分为以下几类:

2、技术全景图:四大细分技术领域

从锂电池构成来看,锂电池技术主要包括正极材料、负极材料、电解质和隔膜四个主要细分技术领域。其中,正极材料主要包括磷酸铁锂、三元正极、锰酸锂等;负极材料主要包括碳系材料和非碳系材料;电解质主要包括液态电解质、固液复合电解质和固态电解质;隔膜主要包括干法隔膜和湿法隔膜。

锂电池技术发展历程:正负极材料演变拉动技术发展

从20世纪70年代第一个锂电池出现,到如今五十余年的岁月中,锂离子电池不断发展,负极材料从锂金属发展到碳材料,再试图回到锂金属;正极材料也不断丰富,陆续推出钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。

锂电池技术政策背景:政策加持技术水平提升

近些年来,我国提出了一系列锂离子电池技术发展相关政策,加速了锂离子电池产业链的发展,同时对锂电池的安全性、技术体系、回收体系做出了规范,使得锂电池技术水平稳步提升。

锂电池技术发展现状

1、锂电池技术科研投入现状

(1)国家重点研发计划项目

据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国锂电池技术相关国家重点研发计划项目共计18项。国家重点研发计划项目的资金来源为中央财政经费,一个项目的财政经费在2亿元以上。

(2)A股上市企业研发费用

锂电池行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平不算太高。从A股市场来看,2017-2021年,我国锂电池板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,锂电池板块上市公司研发总费用约亿元。

2、锂电池技术科研创新成果

(1)论文发表数量

从锂电池相关论文发表数量来看,2010年至今我国锂电池相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见锂电池科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有69366篇锂电池相关论文发表。

注:统计时间截至2022年8月。

(2)技术创新热点

通过创新词云可以了解锂电池技术领域内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词,其中,正极材料、负极材料、电解质、集流体等关键词涉及的专利数量较多,说明锂电池领域近期的研发和创新重点集中于正负极材料、电解质等领域。

(3)专利聚焦领域

从锂电池专利聚焦的领域看,目前锂电池专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于锂电池、锂离子电池、正极材料、负极材料、电解液等。

主要锂电池技术对比分析

根据分析磷酸铁锂、三元锂电池的技术特性,可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显,而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势明显。因此,磷酸铁锂电池技术更适合用于中短距离用车(中低端车型)、电动自行车、储能等场景;三元锂电池技术更适用于长距离用车(高端车型)、消费电子、医疗等场景。

锂电池技术发展痛点及突破

1、锂电池技术发展痛点

(1)缺乏高能量密度的正负极材料产业化应用

尽管锂离子电池技术和市场快速发展使得电池能量密度已有明显提升,然而缺乏可行的未来正极材料来继续提高锂离子电池的能量密度,给锂离子电池产业持续发展带来了重大挑战。

(2)锂离子电池安全问题亟待解决

另一方面,锂离子电池安全问题也是锂离子电池技术发展的痛点之一。锂离子电池安全问题的根源主要是电池的热失控。主要是由于锂离子电池内部具有很强的燃爆条件,其内部的易燃性材料如低熔点可燃有机脂类化合物、石墨负极材料都会成为相应的“燃料”,在充放电以及运行过程中不当的热管理将成为锂电池安全事故的导火索,最终引发燃爆事故。

2、锂电池技术发展突破

(1)锂电池结构创新设计

锂电池电芯集成方式的革新是锂电池的重要结构创新,例如CTP(Cell To Pack)即跳过标准化模组环节,直接将电芯集成在电池包上,提高能量密度。

(2)固态电池技术

目前,锂离子电池面临着安全性差的问题,固态电池可在安全性、能量密度、温度范围等方面突破锂离子电池的局限。

锂电池技术发展方向及趋势:短期提高电池能量密度、长期技术路线多元化

短期内,提高锂电池能量密度主要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来实现。其中,锂电池材料体系的迭代升级包括正负极材料、电解液和隔膜的迭代升级;电池结构革新又包括电芯、模组、封装方式等的结构改进和精简。

从长期来看,由于磷酸铁锂电池能量密度上限较低,并且为了应对不同应用场景下的不同需求,锂电池技术路线将朝多元化方向发展。除了酸铁锂电池和三元锂电池之外,固态电池、磷酸锰铁锂电池、富锂锰基电池等新型锂电池技术路线的发展趋势向好。

「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。

以上数据参考前瞻产业研究院《锂电池行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。

看文献吧

如今电动 汽车 愈发受到市场青睐,但漫长的充电时间也让人望而却步。传统燃油 汽车 仅需5分钟即可满油增程500公里,而目前市售最先进的电动 汽车 则需要“坐等”充电一小时才能达到同样的增程效果。发展具有快速充电能力的大容量锂离子电池一直是电动 汽车 行业的重要目标。中国科学技术大学的这项最新研究突破使人类距离该目标更近了一步。 论文第一作者金洪昌博士介绍:“在锂离子电池中,能量通过锂离子与电极材料的化学反应进出电池,因此电极材料对锂离子的传导能力是决定充电速度的关键;另一方面,单位质量或体积的电极材料容纳锂离子的多少也是一个重要因素。” 黑磷是白磷的同素异形体,特殊的层状结构赋予了它很强的离子传导能力和高理论容量,是极具潜力的满足快充要求的电极材料。然而黑磷容易从层状结构的边缘开始发生结构破坏,实测性能远低于理论预期。 为此,季恒星团队采用“界面工程”策略将黑磷和石墨通过磷碳共价键连接在一起,在稳定材料结构的同时提升了黑磷石墨复合材料内部对锂离子的传导能力。针对电极材料在工作过程中会被电解液逐渐分解的化学物质所包裹,部分物质会阻碍锂离子进入电极材料,就像玻璃表面的灰尘阻碍光线穿透一样。研究团队用轻薄的聚合物凝胶做成防尘外衣“穿”在黑磷石墨复合材料表面,使锂离子得以顺利进入。 “我们采用常规的工艺路线和技术参数将黑磷复合材料做成电极片。实验室的测量结果表明,电极片充电9分钟即可恢复约80%的电量,2000次循环后仍可保持90%的容量。”论文共同第一作者、中国科学院化学研究所研究员辛森介绍说,“如果能够实现这款材料的大规模生产,找到匹配的正极材料及其他辅助材料,并针对电芯结构、热管理和析锂防护等进行优化设计,将有望获得能量密度达350瓦时/千克并具备快充能力的锂离子电池。” 这样的锂离子电池能够使电动 汽车 的行驶里程接近1000公里,而特斯拉Model S满电后的行驶里程为650公里。快速充电能力将使电动 汽车 的用户体验上升一个台阶。

锂离子电池的研究论文

成果简介

高容量硅 (Si) 被公认为高性能锂离子电池 (LIB) 的潜在负极材料。但是,放电/充电过程中的大体积膨胀阻碍了其面积容量。 本文,上海交通大学微纳米科学技术研究院张亚非教授课题组在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊 发表名为“Binder-Free, Flexible, and Self-Standing Non-Woven Fabric Anodes Based on Graphene/Si Hybrid Fibers for High-Performance Li-Ion Batteries”的论文, 研究设计了一个柔性石墨烯纤维织物(GFF)为基础的三维导电网络,形成无粘合剂且自支撑的高性能锂离子电池的硅负极。

Si 颗粒被牢固地包裹在石墨烯纤维。起皱引起的大量空隙石墨烯在纤维中能够有效地适应锂化/脱锂过程中硅的体积变化。GFF/ 电极在 100 次循环后在 mA cm –2的电流密度下表现出优异的循环性能,比容量为 920 mA hg –1。此外,GFF/ 电极在 400 次循环后在 mA cm –2的电流密度下表现出 580 mA hg –1的优异可逆容量。GFF/ 电极的容量保持率高达 。更重要的是,质量负载为 mg cm –2的 GFF/ 电极实现了 mA h cm –2的高面积容量,其性能优于报道的自支撑 Si 阳极。这项工作为实现用于高能 LIB 的无粘合剂、柔性和自立式 Si 阳极提供了机会。

图文导读

图 1. (a) 自立式 GFF/Si - X电极制造过程示意图。(b)醋酸溶剂中的 GOF/Si、(c)GOFF/Si 和(d)GFF/Si- X 的数码照片,揭示了其柔韧性。(e) GFF/ 电极冲压成面积为 cm 2 的小圆盘。

图 2. (a) GFF/ 低倍率的 SEM 图像和 (b) 部分放大的 SEM 图像,揭示了两个独立的纤维在两者相遇的点合并为一个。(c,d) GFF/ 表面和横截面的 SEM 图像。

图 3. GFF/Si- X电极在 mA cm –2电流密度下的电化学特性;所有比容量均以自立式电极的总质量为基础计算。(a) 第一次循环充电/放电电压曲线。(b) ICE 的比较分析。(c) 循环性能比较。(d) GFF/ 电极在 mV s –1扫描速率下的CV 测量值。(e) GFF/ 的倍率性能。(f) 具有不同阳极重量的 GFF/ 电极的面积容量

图 4. GFF/Si-HI、GFF/ 和 GFF/Si-800 C 电极的循环性能比较

图 5. GFF/Si-HI、GFF/ 和 GFF/Si-800 C 的成分分析:(a) XRD 图,(b) 拉曼光谱,(c) GFF/Si-的 TGA 曲线N 2气氛中的HI ,和 (d) FT-IR 光谱。

图 6. (a,b) GFF/ 电极在循环前后的拉曼光谱和 XRD 图案。GFF/ 电极在 100 次放电/充电循环后的形态研究:(c,d) 锂化/脱锂后低倍和高倍率的 SEM 图像;插图是循环后 GFF/ 电极的数码照片;(e,f) TEM 和 HRTEM 图像;插图是低倍放大的 SAED 图像;(g) 元素映射。

小结

在这项研究中,基于 GFF 的 3D 导电网络被设计用于无粘合剂和自立式 Si 阳极。GFF 结构在放电/充电循环期间成功地抑制了 Si 的体积膨胀。提出了一种新策略,用于制造用于高性能 LIB 的无粘合剂、柔性和自立式 Si 阳极。

文献:

1990年以来发表的论文(Eng.):新世纪1. Surface-modified Graphite as an improved intercalating Anode for Lithium ion Batteries,, , e l,Electrochem. & Solid State Lett. , 6 (2003).A30-A332. Possible use of ferrocyanide as a redox additive for prevention of electrolyte decomposition in overcharged nickel batteries, Electrochem. Acta, (2003)3. Temperature Effects on the Electrodeposition of Zinc, u, e l ,J. Electrochem. Soc., 150 (2003) . Hydrogen production from catalyzed hydrolysis of sodium borohydride solution using nickel boride catalyst,, e l,Int. J. Hydrogen Energy 28 (2003)10955. A Mechanistic Study of Electrocatalytic Reduction of Oxygen on Manganese Dioxides in Alkaline Aqueous Solution, Y. L. Cao, H. X. Yang*, X. P. Ai, and L .F .Xiao, J. Electroanal. Chem.,(2003) ,6. Structural and electrochemical characterization of calcium zincate mechanochemically synthesized as rechargeable anodic materials,, H. Yang, X. Ai, J. Yu and Y. Cao, J. Appl. Electrochem., 33(2003)6077. 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Letters, 2, (1991)329 1990年以来发表的论文(中文):21世纪1. 联苯用作锂离子电池过充保护剂的研究, 肖利芬, 艾新平, 曹余良, 杨汉西, 电化学, 9(1), 23(2003)2. 塑料化聚合物电解质的导电性质, 艾新平,董全峰,杨汉西, 电池,32(S1), 48(2002)3. 尖晶石型ZnMn_2O_4的合成及其电化学行为, 李升宪,李保旗,杨汉西,艾新平, 电池,32, 3( 2002)4. 锌酸钙的制备与电化学性能研究, 喻敬贤,杨汉西,朱晓明,艾新平, 电池, 31(2) 65(2001)5. 圆柱型锌空气电池研究, 李升宪,周贵茂,艾新平,杨汉西, 电化学,6(3), 341(2000).6. 塑料化薄膜锂离子电池的制造技术, 艾新平,洪昕林,董全峰,李升宪,杨汉西, 电化学, 6(2), 193(2000)上世纪90年代7. LiMn2O4正极在高温下性能衰退现象的研究, 胡晓宏,杨汉西,艾新平,李升宪,洪昕林, 电化学, 5(2), 224(1999)8. 纳米光亮镀锌层的结构研究, 喻敬贤,陈永言,黄清安,杨汉西, 高等学校化学学报,20(1),107 (1999)9. 添加剂对锌结晶行为的影响及参数的演化优化, 化学学报, 57,953(1999)10. 锡基非晶态材料的化学合成及其嵌锂性能的初步研究, 刘立,杨汉西,孙聚堂,艾新平, 电化学,4(4), 362 (1998)11. 石墨负极锂嵌碳机理的研究, 周震涛,黄静,汪国杰,艾新平,杨汉西,, 华南理工大学学报(自然科学版) 1998年07期12. 贮氢合金用作有机加氢反应新型催化剂研究进展, 卢世刚,杨汉西,杨聪智, 化学通报 12, 1(1998)13. 电阻应变法用于密封电池内压变化的动态检测, 杨汉西, 胡容辉,艾新平,杨聪智,李升宪, 电化学, 4(3), 318(1998)14. 薄膜塑料锂离子电池的初步研究, 董全峰, 杨汉西, 艾新平, 胡晓宏,李升宪, 电化学, 4(1), 9(1998)15. 电化学制备Ni-Cu/Cu超晶格多层膜, 喻敬贤,陈永言,黄清安,杨汉西, 武汉大学学报(自然科学版) 1998年06期16. 氢气在贮氢合金电极上析出反应机理的研究, 卢世刚,李群,刘庆国,路春,党兵,杨汉西, 电化学,4(3),265 (1998)17. 非水介质中Zn-MnO_2的可充性研究, 李保旗,杨汉西,李升宪,杜米芳,艾新平, 电化学,3(3), 277 (1997)18. 泡沫镍的电沉积制备技术, 何细华,胡蓉晖,杨汉西,左正忠, 电化学,2(1), 66 (1996)19. 微电极定量方法评价贮氢合金的电化学性质, 胡蓉晖,杨汉西,刘金成,李升宪,查全性, 电化学,2(4), 391(1996)20. 贮氢合金电极的活化方法和作用机理研究, 胡蓉晖,杨汉西,卢世刚,李升宪,刘金城,杨聪智, 电化学,2(2), 170 (1996)21. 电沉积泡沫铜, 何细华,左正忠,杨汉西, 材料保护 1996年11期22. 无氟微酸性体系镀铅研究, 何细华,左正忠,杨汉西, 电镀与环保 1995年05期23. 贮氢合金用作硝基苯电解加氢的催化电极研究, 卢世刚,杨汉西,王长发, 电化学, 1(1), 15(1995)24. 金属氢化物-镍电池充电过程消气反应研究, 刘金城, 杨汉西, 胡蓉辉, 吴锋, 电源技术, 19(4), 1(1995)25. 超薄层红外光透电解池的设计和应用, 肖以金,杨汉西,查全性,, 分析化学 1994年02期26. 电化学石英晶体微天平对银电极氧化还原过程的研究, 陈胜利, 吴秉亮, 杨汉西, 高等学校化学学报, 15(1), 103(1994)27. 炭材料作为储锂负极的研究, 杨汉西, 雷鸣,李升宪,艾新平, 应用化学, 10(1), 113(1993)28. Li/SOCl2 电池的拉曼光谱电化学研究, 钟发平, 杨汉西, 查全性等, 高等化学学报, 14, 265(1993)29. 简易多功能光谱电化学池的设计, 肖以金, 杨汉西, 冯之刚, 伏亚萍, 光谱学与光谱分析, 13(6), 103(1993)30. 激光拉曼光谱的光纤采样技术, 钟发平, 吴国帧, 杨汉西等, 光谱学与光谱分析, 13(6), 29(1993)31. 甲基吡啶电氧化过程的表面增强RAMAN光谱研究, 钟发平, 杨汉西, 查全性, 化学学报, 51, 273(1993)32. 阴极限制型Li/SOCl2电池过放电产物的热分析, 肖以金, 杨汉西, 查全性, 应用化学, 10(3), 54(1993)33. C60 电化学还原的稳态性质研究,杨汉西, 肖以金, 朱凌等, 物理化学学报, 8, 580(1992)34. 微型拉曼电解池现场研究硫酰氯的电化学还原, 钟发平, 杨汉西, 徐知三, 查全性, 物理化学学报, 8, 266(1992)35. 锌离子在λ-MnO2中的电化学嵌入, 吴智远, 杜米芳, 杨汉西等, 应用化学, 9(2), 99(1992)36. 锂电化学嵌入尖晶石二氧化锰研究, 吴智远, 杨汉西, 石中等, 电池, 22(1), 13(1992)37. 锂离子电池炭负极研究, 杨汉西, 艾新平, 雷鸣, 李升宪, 电源技术, 5, 2(1992)38. MnO2作为二次锂电池阴极材料研究, 李升宪, 杨汉西, 吴智远, 汪振道, 电源技术, 4, 7(1991)39. AA-型Li/λ-MnO2 二次电池研究, 李升宪, 杨汉西, 吴智远等, 电池,21(5), 10(1991)40. 锂/硫酰氯电池体系的初步研究, 杨汉西,钟发平, 汪振道等, 电源技术, 2, 5(1990)41. 大功率锂/亚硫酰氯电池高效炭阴极研究, 汪振道, 杨汉西, 范玉章, 雷鸣, 电源技术, 1, 3(1990)

锂电池寿命论文国外研究现状

车东西

文 |?James

车东西3月2日消息,近年来,随着动力电池技术的不断发展,电动汽车的续航能力也在不断提升,部分电动汽车的续航能力甚至可以与燃油车比肩。不过,电动汽车仍存在动力电池老化的问题。当动力电池进行一定次数的充放电之后,电池能够储存的电量就会逐渐衰减,电动汽车的续航能力会随着时间推移有所下降。

近日,密歇根大学研究人员进行了一项锂电池寿命的研究,其中也对电动汽车动力电池寿命进行探索。研究发现,在使用过程中遵循九条建议,就能充分延长动力电池的寿命。

一、动力电池保养应遵循9条建议 电流、电量、温度是主要影响因

近日,密歇根大学的研究人员对锂离子电池寿命进行研究并发布了一份报告,报告中对生活中常见的锂电池进行了深入研究,同时也对电动汽车动力电池提出了几项延长使用寿命的方法。

▲报告已发表于期刊《Journal of Energy Storage》

报告中表示,研究人员在对数十篇学术论文、动力电池制造商用户手册以及客户服务中心网站的信息进行汇总后发现,动力电池温度、电池循环次数、循环频率、电池电量、充电电流、充电电压等六个因素都会影响动力电池寿命。其中,充电电流、电池电量和温度三个变量是影响动力电池寿命的主要因素。

▲报告总结了6种影响动力电池寿命的因

也就是说,在日常使用过程中,如果关注并控制电池的电流、电池电量和温度这三个变量,汽车动力电池的寿命就会明显延长,减慢电量衰减。

报告指出,日常使用电动车过程中,九条使用建议可以延长动力电池的寿命。

1、车辆行驶或停放时,应尽量避免暴露在高温当中。

2、应尽量避免在低温下行驶,尤其应该避免在低温状态下充电。

3、尽量避免动力电池处于100%电量状态。

4、尽量避免动力电池电量处于0%。

5、避免使用快速充电。

6、避免动力电池快速放电。

7、避免在潮湿环境下行驶或停放车辆。

8、避免动力电池出现外观损坏。

9、遵循制造商的其他使用建议。

二、日常使用:尽量避免极端环境 还要少用快充

研究发现,不同的车企向用户提出的使用建议也不尽相同,研究人员对宝马、雪佛兰、福特、菲亚特、本田、现代、起亚、奔驰、日产和特斯拉十家汽车制造商的动力电池使用建议进行汇总,一共可以分为四个类别,分别是温度、电池电量、充电电流以及其他建议,如下表所示。

▲报告总结不同车企动力电池保养建议

在实际使用过程中,具体应如何呢?报告给出了四个方面的建议。

1、电池使用温度

报告中说,无论是高温还是低温,都会减少动力电池的寿命。如果车辆有电池冷却功能,那么开始充电时,电池会首先冷却再进行充电;而没有电池冷却功能的车辆应在自然环境下电池冷却后再进行充电。而在低温环境下,应使用电池预热功能之后再进行充电。

2、电池充电电量

报告建议,应尽量避免完全充电或完全放电。例如,如果车主需要使用电池30%左右的电量,那么从80%电量使用到50%的电量最佳,而从100%电量使用到70%电量对电池寿命影响更大。

此外,如果没有特殊需求,动力电池电量不宜充满,也不应该完全放电,而应该尽量保持在80%左右的电量,或者在电量达到100%时及时停止充电。

报告中还说,如果车辆需要长时间停放,动力电池电量尽量保持在20%以上。

3、控制车辆充电电流(功率)

报告指出,应该尽量使用标准充电功率进行充电,尽量不要使用快速充电。此外,也需要避免动力电池快速放电。也就是说,不建议用户急加速。

4、其他方面

报告建议,应尽量避免动力电池出现物理损坏。电池如果出现弯折、变形或者其他物理损坏,不但会造成寿命衰减,甚至还会出现安全隐患。此外,也应避免车辆长时间停放或行驶在潮湿环境,以免出现部件生锈。

报告作者Greg Keoleian表示:“通过改变日常使用中损伤电池寿命的行为,电池就能使用更长的时间。这对于地球环境也有积极的作用,因为回收处理废旧电池时也会产生大量温室气体。”

结语:电动车使用“痛点”需要动力电池快速进步

电动汽车的研发正如火如荼地进行,但动力电池在实际使用中仍有不少“痛点”,充电速度慢、续航能力不行、电量衰减较快……不过,这些“痛点”对于燃油车来说从来都不是一个问题。但是,人们的未来出行,仍要依靠电动汽车。

目前,电动汽车的发展仍在上升阶段,动力电池科技也在不断突破,相信在不久的将来这些“痛点”会被一个个攻破,让电动汽车在使用、维护过程中都更加便捷。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

盖世汽车讯 据外媒报道,一名特斯拉电池研究人员在最新的测试结果中指出,新电池的充放电循环次数超过了万次,相当于让可供电动汽车行驶200万英里(350万公里)。

特斯拉4680电芯(图片来源:)

去年,由Jeff Dahn领导的特斯拉加拿大电池研究团队曾发布了一篇论文,其中展示了最新的锂离子电池技术,可让该电池供电动汽车行驶100万英里。

近日,Dahn更新了新电池的测试结果,他还希望新电池能够成为锂离子电池的新标准。该团队对此类电池进行了为期三年的测试,让电池的充放电循环次数超过了1万次。现在,Dahn得出结论,表示此类电池在中程电动汽车上可让汽车行驶350万公里或200万英里。

该团队还展示了电池不同放电深度的结果,即在充电之前,电池放电的容量百分比。结果显示,该锂离子电池在经过万次充放电循环之后表现得非常好。最令人印象深刻的是,电池的电量释放25%至50%时,电池的容量几乎没有退化。而通常大多数人的汽车电量使用量就是如此,例如,美国用户每天的平均行驶距离小于30英里。

因此,如果在续航里程达300英里的特斯拉汽车上搭载该款电池,每天驾驶该车往返30英里,平均每天充电从70%充到80%,电池退化的量会非常小,甚至不会退化。

考虑到这些电池实际寿命可能会很长,甚至比汽车的使用寿命还长,研究人员提出了一个问题:“我们真的需要这么好的电池吗?”特斯拉首席执行官埃隆马斯克曾表示,计划为自动驾驶出租车配备使用寿命超过100万英里的电池,即此类汽车电池的利用率会远远高于消费型汽车的电池。

过去,马斯克也曾提到,对于特斯拉的Powerwall、Powerpack以及半挂电动卡车等其他项目而言,更持久的电池也至关重要。

研究人员还提出,此类新型超持久电池将有助于实现车到电网(V2G)功能。过去,由于会影响到电池的寿命,特斯拉一直不愿意让车主用汽车电池向电网供电。不过,新电池将有利于解决此类问题。此外,特斯拉首席工程师之一Drew Baglino最近还提到,未来的特斯拉汽车将配备双向充电器,以实现V2G或V2X(车到一切)等技术。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

锂离子电池论文

手机锂电池正确使用方法介绍:一、不要进行超过12小时的超长充电。对于锂电池的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时,反复做三次,以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法,所以这种说法,可以说一开始就是误传。充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常,手机说明书上介绍的充电方法,就是适合该手机的标准充电方法。二、将锂电池置于阴凉处。高充电状态和增加的温度会加快电池容量的下降,如果可能的话,尽量将电池充到40%放置于阴凉地方,这样可以在长时间的保存期内使电池自身的保护电路运作。如果充满电后将电池置于高温下,这样会对电池造成极大的损害。(因此当我们使用固定电源的时候,此时电池处于满充状态,温度一般是在25-30°C之间,这样就会损害电池,引起其容量下降)。不要将电池暴露在高温或严寒下,像三伏天时,不应把手机放在太阳底下,经受烈日的曝晒;或拿到空调房中,放在冷气直吹的地方。三、避免电池电量全部用完后再充电。电池的寿命决定于反复充放电次数,锂电池大约可以连续充放电500次左右,之后电池的性能会大大减弱,应尽量避免把电池内余电全部放完再充电,否则随着充电次数的增加,电池性能会慢慢减弱,电池的待机时间也就很难不下降了。四、使用专用充电器。锂离子电池必须选用专用充电器,否则可能会达不到饱和状态,影响其性能发挥。充电完毕后,应避免放置在充电器上超过12小时以上,长期不用时应使电池和手机分离,最好使用原厂或声誉较好的品牌充电器。

先说现在锂离子电池的应用和优点,然后说你这个项目用的什么正极材料,和其他锂离子电池相比有什么优势。比如现在类似的锂离子电池阻抗是多少我们用新的正极材料阻抗可以降低到多少

怎么延长手机电池的使用寿命?1.锂电池日常使用保护事项由于没有记忆效应,所以锂离子电池可以随时充电,对寿命的影响有限。这里有个电池循环寿命的概念,电池经过N次充放电后,容量下降到70%,N为循环寿命。国标规定寿命不得小于300次,实际容量降到70%电池还是可以用的。而且循环寿命是指全充全放次数,部分充放电可理解为几分之一次寿命。2.充满后继续充电的坏处充满后继续充电对电池伤害很大。电池内保护电路是针对电池安全性的保护,对未达到危险界限的轻微过压、过流、长时间充电引起的过充完全不起作用。满后继续充电,电池内部将产生副反应,活性物质减少,垃圾物质增多,容量下降,内阻增大,严重过充直接破坏电池结构,导致电池报废。最好能养成习惯:白天到单位、晚上到家,开始充电,充满或睡觉前拔掉电源,特别要避免深夜充电(电网电压偏高)。3.电池安全性就目前而言,手机电池主要为LION电池(锂离子电池),包裹液态锂离子电池LIB、聚合物锂离子电池LPB。首先聚合物电池是安全电池,由于没有坚硬的金属外壳封包,所以即便发生异常情况,都不会爆炸。可能爆炸的是主要是金属封包的液态锂离子电池。一般来说,只要符合国家标准,具有国家生产许可的正规厂家的产品,都不会发生爆炸。理由如下:①符合国家标准的电池,均要求采用双管以上(过压、过流、欠压等)全保护电路及安全电芯。电池电极即便短路也会被保护电路自动断开,输出电压为零,不会爆炸。②即便把保护电路去掉,也就是即便保护电路失效,直接短路电芯,符合国家标准的正规电池,都是铝壳安全电芯,短路、穿刺引起的激烈释气反应导致电池内部压力提高到一定程度,排气阀门打开排气,也就不会爆炸。③就算排气阀也失效了,柔软的铝壳也会因内部压力鼓胀,达到一定程度出现破裂口、发生泻气,也就不会发生爆炸。4.新电池说明新的锂离子电池都是有电的:锂离子电池要求半荷电以上状态运输及存储,电压过低会影响其活性、甚至引起保护电路关闭输出导致无法充电。如果收到的锂离子电池电量很低甚至没电,则说明电池存放时间较长或自放电过大。新电池中的电在工厂用高倍率电流充进,极化严重,电能效果不好,所以锂离子电池的头三次应在手机用到自然关机(关机后勿反复强行开机,可能会引发手机或电池保护,切断输出无法充电),然后用手机接原配直充或原厂智能座充充电(建议勿用非原厂普通座充),充满后保持充电大约1-2小时。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,所有正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体 锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常,手机说明书上介绍的充电方法,就是适合该手机的标准充电方法。事实上,浅放浅充对于锂电更有益处,只有在产品的电源模块为锂电做校准时,才有深放深充的必要。所以,使用锂电供电的产品不必拘泥于过程,一切以方便为先,随时充电,不必担心影响寿命另外,少数的比如诺基亚官方在产品说明书上公布要求前三次电池充电12-14小时,确实如官方所说此类充电时可行,不过可以尝试看,新电池充电5小时与12小时无多大差异,并且切记不可养成每次充电超过10小时的情况,对锂电池来说是很大的损害。

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1990年以来发表的论文(Eng.):新世纪1. Surface-modified Graphite as an improved intercalating Anode for Lithium ion Batteries,, , e l,Electrochem. & Solid State Lett. , 6 (2003).A30-A332. Possible use of ferrocyanide as a redox additive for prevention of electrolyte decomposition in overcharged nickel batteries, Electrochem. Acta, (2003)3. Temperature Effects on the Electrodeposition of Zinc, u, e l ,J. Electrochem. Soc., 150 (2003) . Hydrogen production from catalyzed hydrolysis of sodium borohydride solution using nickel boride catalyst,, e l,Int. J. Hydrogen Energy 28 (2003)10955. A Mechanistic Study of Electrocatalytic Reduction of Oxygen on Manganese Dioxides in Alkaline Aqueous Solution, Y. L. Cao, H. X. Yang*, X. P. Ai, and L .F .Xiao, J. Electroanal. Chem.,(2003) ,6. Structural and electrochemical characterization of calcium zincate mechanochemically synthesized as rechargeable anodic materials,, H. Yang, X. Ai, J. Yu and Y. Cao, J. Appl. Electrochem., 33(2003)6077. A study of calcium zincate as negative electrode materials for secondary batteries, u, l, J. Power Sources, 103 (2001) 938. Effects of Anions on the Zinc Electrodeposition onto Glassy-Carbon Electrode, u, e l,, Russ. J. Electrochemistry, 38 (2002) . Modeling and prediction for discharge lifetime of battery systems using hybrid evolutionary algorithms, , J. Yu et al., Computer and Chem., 25(2001)251上世纪10. The influences of organic additives on Zinc electrocrystallization from KCl solution, u, , , l, J. Electrochem. Soc., 146 (1999)178911. A new approach to the estimation of electrocrystallization parameters, J. Electroanal. Chem., 474 (1999)6912. Preparation and characterization of LiNiO2 synthesized from Ni(OH)2 and , , , u, i, J. Power Souces, 79(1999)25613. A study of LiMn2O4 synthesized from LiCO3 and MnCO3, u, i, , i, J. Power Sources, 74(1998)24014. The kinetic study on the electrolytic hydrogenation of nitrobenzene on the hydrogen-storage alloy electrode, S. Lu, i, u, iu, , J. 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Letters, 2, (1991)329 1990年以来发表的论文(中文):21世纪1. 联苯用作锂离子电池过充保护剂的研究, 肖利芬, 艾新平, 曹余良, 杨汉西, 电化学, 9(1), 23(2003)2. 塑料化聚合物电解质的导电性质, 艾新平,董全峰,杨汉西, 电池,32(S1), 48(2002)3. 尖晶石型ZnMn_2O_4的合成及其电化学行为, 李升宪,李保旗,杨汉西,艾新平, 电池,32, 3( 2002)4. 锌酸钙的制备与电化学性能研究, 喻敬贤,杨汉西,朱晓明,艾新平, 电池, 31(2) 65(2001)5. 圆柱型锌空气电池研究, 李升宪,周贵茂,艾新平,杨汉西, 电化学,6(3), 341(2000).6. 塑料化薄膜锂离子电池的制造技术, 艾新平,洪昕林,董全峰,李升宪,杨汉西, 电化学, 6(2), 193(2000)上世纪90年代7. LiMn2O4正极在高温下性能衰退现象的研究, 胡晓宏,杨汉西,艾新平,李升宪,洪昕林, 电化学, 5(2), 224(1999)8. 纳米光亮镀锌层的结构研究, 喻敬贤,陈永言,黄清安,杨汉西, 高等学校化学学报,20(1),107 (1999)9. 添加剂对锌结晶行为的影响及参数的演化优化, 化学学报, 57,953(1999)10. 锡基非晶态材料的化学合成及其嵌锂性能的初步研究, 刘立,杨汉西,孙聚堂,艾新平, 电化学,4(4), 362 (1998)11. 石墨负极锂嵌碳机理的研究, 周震涛,黄静,汪国杰,艾新平,杨汉西,, 华南理工大学学报(自然科学版) 1998年07期12. 贮氢合金用作有机加氢反应新型催化剂研究进展, 卢世刚,杨汉西,杨聪智, 化学通报 12, 1(1998)13. 电阻应变法用于密封电池内压变化的动态检测, 杨汉西, 胡容辉,艾新平,杨聪智,李升宪, 电化学, 4(3), 318(1998)14. 薄膜塑料锂离子电池的初步研究, 董全峰, 杨汉西, 艾新平, 胡晓宏,李升宪, 电化学, 4(1), 9(1998)15. 电化学制备Ni-Cu/Cu超晶格多层膜, 喻敬贤,陈永言,黄清安,杨汉西, 武汉大学学报(自然科学版) 1998年06期16. 氢气在贮氢合金电极上析出反应机理的研究, 卢世刚,李群,刘庆国,路春,党兵,杨汉西, 电化学,4(3),265 (1998)17. 非水介质中Zn-MnO_2的可充性研究, 李保旗,杨汉西,李升宪,杜米芳,艾新平, 电化学,3(3), 277 (1997)18. 泡沫镍的电沉积制备技术, 何细华,胡蓉晖,杨汉西,左正忠, 电化学,2(1), 66 (1996)19. 微电极定量方法评价贮氢合金的电化学性质, 胡蓉晖,杨汉西,刘金成,李升宪,查全性, 电化学,2(4), 391(1996)20. 贮氢合金电极的活化方法和作用机理研究, 胡蓉晖,杨汉西,卢世刚,李升宪,刘金城,杨聪智, 电化学,2(2), 170 (1996)21. 电沉积泡沫铜, 何细华,左正忠,杨汉西, 材料保护 1996年11期22. 无氟微酸性体系镀铅研究, 何细华,左正忠,杨汉西, 电镀与环保 1995年05期23. 贮氢合金用作硝基苯电解加氢的催化电极研究, 卢世刚,杨汉西,王长发, 电化学, 1(1), 15(1995)24. 金属氢化物-镍电池充电过程消气反应研究, 刘金城, 杨汉西, 胡蓉辉, 吴锋, 电源技术, 19(4), 1(1995)25. 超薄层红外光透电解池的设计和应用, 肖以金,杨汉西,查全性,, 分析化学 1994年02期26. 电化学石英晶体微天平对银电极氧化还原过程的研究, 陈胜利, 吴秉亮, 杨汉西, 高等学校化学学报, 15(1), 103(1994)27. 炭材料作为储锂负极的研究, 杨汉西, 雷鸣,李升宪,艾新平, 应用化学, 10(1), 113(1993)28. Li/SOCl2 电池的拉曼光谱电化学研究, 钟发平, 杨汉西, 查全性等, 高等化学学报, 14, 265(1993)29. 简易多功能光谱电化学池的设计, 肖以金, 杨汉西, 冯之刚, 伏亚萍, 光谱学与光谱分析, 13(6), 103(1993)30. 激光拉曼光谱的光纤采样技术, 钟发平, 吴国帧, 杨汉西等, 光谱学与光谱分析, 13(6), 29(1993)31. 甲基吡啶电氧化过程的表面增强RAMAN光谱研究, 钟发平, 杨汉西, 查全性, 化学学报, 51, 273(1993)32. 阴极限制型Li/SOCl2电池过放电产物的热分析, 肖以金, 杨汉西, 查全性, 应用化学, 10(3), 54(1993)33. C60 电化学还原的稳态性质研究,杨汉西, 肖以金, 朱凌等, 物理化学学报, 8, 580(1992)34. 微型拉曼电解池现场研究硫酰氯的电化学还原, 钟发平, 杨汉西, 徐知三, 查全性, 物理化学学报, 8, 266(1992)35. 锌离子在λ-MnO2中的电化学嵌入, 吴智远, 杜米芳, 杨汉西等, 应用化学, 9(2), 99(1992)36. 锂电化学嵌入尖晶石二氧化锰研究, 吴智远, 杨汉西, 石中等, 电池, 22(1), 13(1992)37. 锂离子电池炭负极研究, 杨汉西, 艾新平, 雷鸣, 李升宪, 电源技术, 5, 2(1992)38. MnO2作为二次锂电池阴极材料研究, 李升宪, 杨汉西, 吴智远, 汪振道, 电源技术, 4, 7(1991)39. AA-型Li/λ-MnO2 二次电池研究, 李升宪, 杨汉西, 吴智远等, 电池,21(5), 10(1991)40. 锂/硫酰氯电池体系的初步研究, 杨汉西,钟发平, 汪振道等, 电源技术, 2, 5(1990)41. 大功率锂/亚硫酰氯电池高效炭阴极研究, 汪振道, 杨汉西, 范玉章, 雷鸣, 电源技术, 1, 3(1990)

稿源:cnBeta 美国能源部旗下 SLAC 国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员们,刚刚介绍了一种能够极大地恢复可充电锂电池效能的方法。对于电动 汽车 和下一代电子设备来说,这意味着相关产品的电池寿命可进一步延长。据悉,在经历了多次充放电循环之后,锂电池会在电极间形成不那么活跃的锂孤岛,从而降低电池的储能效果。 (图自:Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory) 好消息是,研究人员们发现,他们能够让“濒死”的锂岛向蠕虫一样前往其中一个电极、直至实现重新连接,从而部分逆转了不良衰减的过程。 由 2021 年 12 月 22 日发表于《自然》杂志上的这项研究可知 —— 通过引入这个额外的步骤,该团队得以将锂电池寿命延长近 30% 。 论文一作、斯坦福大学博士后研究员 Fang Liu 表示:“我们现正 探索 使用极快的放电步骤,来回复锂离子电池容量损失的可能性”。 如上图所示,但过一个失活的锂金属岛移动到电池的阳极(或负极)并实现重新连接时,它就能够恢复生机、用于电荷储存和为电子流动提供支撑。 下方动画展示了实验装置的原理,解释了“濒死”的锂岛是如何在电池充放电循环过程中,在阴阳(红蓝)两极之间来回蠕动的。 考虑到当前锂电池已被广泛运用于手机、笔记本电脑和电动 汽车 ,大量研究团队都在寻找重量更轻、寿命更长、安全性更高、充电速度更快的可充电电池方案。 其中一个发展方向是锂金属电池,在相同的单位体积重量下,它能够储存更大的容量、充电效率也更高。若得到普及,下一代电动 汽车 的重量和空间占用都可更少、或在同等电池体积下实现更长的续航里程。 不过无论固态或锂离子电池,它们都要用到带正电的锂离子在两极之间来回穿梭。随着时间的推移,一些金属锂会出现电化学惰性、形成不再与电极连接的锂孤岛,从而造成容量的损失。 有关这项研究的详情,还请移步至 2021 年 12 月 22 日正式出版的《自然》(Nature)期刊查看。 原标题为《Dynamic spatial progression of isolated lithium during battery operations》。

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