18650型锂离子电池加速失效实验及衰减规律研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cppgreate
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
锂离子电池的能量密度高、使用寿命长、高低温放电性能好、无记忆效应且设计灵活,因此近年来得到飞速发展。作为消费类的电池,锂离子电池的寿命通常一到三年基本就可以满足用户使用需求,然而,作为动力电池及储能电池,锂离子电池需要有更长的寿命。实际使用条件下的锂离子电池老化测试需要很长时间,导致性能反馈延迟,严重制约锂离子电池的设计与开发,快速评价锂离子电池寿命成为解决该问题的关键。所以,采用加速寿命实验对锂离子电池进行寿命评价具有一定的研究意义及实用价值。本论文以单一的充放电倍率以及电子辐照协同充放电倍率作为加速应力条件,对18650锂离子电池进行加速寿命实验,通过对电池进行拆解,对正负电极进行物理化学表征,分析老化前后电极表面形貌,结构组成变化对电池衰减产生的影响。研究18650锂离子电池在1.0C、1.2C、1.5C、1.8C四种不同充放电循环倍率下的寿命加速及性能衰减。研究表明:随着充放电倍率提高,全电池到达寿命终点所用时间缩短,充放电曲线中放电平台下降,充电平台上升,循环末期较循环初期,电池极化增大;倍率越大,充电时间越短,恒压充电容量增加,因此,合适的充电制度是锂离子电池在快速充电和长循环寿命之间取得平衡的关键。活性锂损失使得正极可用电压范围减小,正极荷电状态(State of charge,SOC)发生移动,正极结构在老化后发生衰退,二者共同导致了正极的衰减且前者为主要因素;负极性能的衰减则主要由表面固体电解质界面膜(Solid electrolyte interface,SEI)及锂沉积物引起,与正极相比,负极不均一衰减现象更为明显,在卷芯内部衰减最为严重。将电子辐照作为加速因子成功引入到电池寿命加速实验。研究了高电子辐照注量的条件下18650锂离子电池失效机理及辐照后的电池在1.0C、1.2C、1.5C、1.8C四种不同充放电循环倍率下的寿命加速及性能衰减。研究表明:18650锂离子电池在高电子辐照注量条件下发生失效,是因为内部电流中断装置(Current interrupt device,CID)被触发。与单一的倍率加速相比,协同了电子辐照条件下的倍率加速能够使18650锂离子电池更快地到达寿命终点,活性锂损失,正极活性材料结构变化及颗粒粉碎,过渡金属离子溶解,负极表面SEI膜及锂沉积物的存在是造成不同工况条件下电池容量衰减的共性因素。与未经辐照老化不同的是,协同电子辐照的倍率老化增加了负极中的石墨层间距,石墨材料略有膨胀。
其他文献
胰腺癌是一种消化道恶性肿瘤,在全球范围内是癌症死亡的第七大原因,其早期诊断困难,预后状态差,不同患者对治疗的反应不同,但在临床实践中尚没有广泛应用的与胰腺癌预后相关的分子分型。研究表明,肿瘤的发生发展伴随着表观基因组的改变,DNA甲基化作为表观遗传调控因子可参与调控基因的活性和细胞分化,许多肿瘤早期的表现之一就是肿瘤抑制基因甲基化水平提高,异常的DNA甲基化改变和特异甲基化模式可用作癌症的生物标志
随着我国风力发电并网技术的迅猛发展,双馈风电机组已逐渐成为国内使用最广泛的风电机组。其仿真模型的准确性是模拟风力发电系统在电网发生故障时动态行为的前提,而仿真模型的结构及控制系统等参数是研究机组暂态特性的重中之重,是风力发电机组仿真分析的基础。只有确保双馈风电机组仿真模型结构准确、参数合理,所进行的仿真分析才具有实际工程意义,才能反映实际并网运行时真实的暂态特性,保证其接入电力系统的安全性和稳定性
绕组切换型永磁同步电机由于可实现高转矩输出、宽速域、宽高效区运行等优势可广泛应用于车辆电传动领域。同时,绕组切换型电机也有其特殊问题,既要考虑切换前后电机参数变化对车辆运行造成的不利影响,又要考虑适合的绕组切换策略,以解决切换时出现的转矩、转速波动等问题。因此,本文将对绕组切换型永磁同步电机多工况运行下的控制策略进行研究,使应用绕组切换型永磁同步电机的车辆在全速域范围内具有良好的运行性能。本文主要
如今,电力能源作为人们生产生活中最重要的能源之一,其电力系统的稳定性和可靠性决定着整个电网能否安全、高效运行,对输电线路进行故障检测是保证电力系统稳定运行的基础,也是电力巡检监测的重要部分。无人机技术的快速发展,使得电力系统无人机巡检已逐渐取代传统人工巡检方式。另一方面,随着大数据和人工智能技术的发展,特征识别技术得到了快速提高,利用无人机巡检图像对电网输电线路进行故障智能检测已成为电力系统智能化
集成充电机利用电动汽车电机驱动系统的硬件实现充电,有望同时解决充电速度慢和一桩难求两个问题,因此获得广泛关注。Z源变换器因具有有源器件更少,可靠性更高等优点在电机驱动中得到广泛利用,为了实现集成充电有必要对Z源整流器进行研究。集成充电系统复用电驱动系统硬件,不是按照充电功能设计主电路硬件,充电模式下不是效率最优,所以有必要提升效率。本文研究对象是一种通过工作在电感电流断续条件下实现软开关的三相准Z
随着电力电子技术不断更新,直流微电网,新能源供电以及数据中心服务器等终端设备也在不断推进建设。如今全球普遍面临着能源短缺和环境危机的难题,而在消耗超过10%电能的数据中心中所广泛采用的级联式供电系统在电能分配过程中损耗了大量能量。因此如何提高诸如数据中心服务器等高降压比供电系统的效率以及解决设备结构冗余等问题便成了亟待攻克的关键技术点。尽管目前国内外不少学者提出了各式各样的高效率单级式DC/DC变
锂硫电池具有能量密度高、对环境友好以及生产成本低等优点,被认为是最具有发展前景的电池体系之一,但是硫正极较差的导电性、充放电过程中体积变化大以及穿梭效应等严重制约了锂硫电池的发展。本课题基于二维过渡金属碳化物或氮化物(MXene)材料的高导电性、铁基氧化物和硫化物对于多硫化锂的吸附催化转化作用,通过原位生长与超声复合的方式制备了碳化钛(Ti3C2)与铁基氧化物和硫化物的复合材料,有效抑制了锂硫电池
质子陶瓷燃料电池(PCFC)是一种以质子作为导电载荷粒子的固态燃料电池,在中低温400~700℃条件下即可服役供电。PCFC的进一步推广应用受到两方面问题的制约:电解质材料一般熔点高,很难制备;连接体同时受到高温湿氧与还原气氛腐蚀,给连接体/PCFC功能部件的连接提出更高要求。本文首先通过固相反应烧结法(SSRS)一步成型制备了高温质子导体BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-δ(记为B
为应对日益严峻的能源危机和与全球气候变化息息相关的碳排放压力,我国正积极探索替代传统化石燃料的清洁能源。其中,核能作为近乎零排放的清洁能源,成为我国大力发展的主要对象。目前中国的核能利用技术主要为第三代压水堆技术。在第三代压水堆技术中管路系统主要材料为316LN奥氏体不锈钢。核电系统的抗冲击性能是评估系统安全性的重要指标。目前核级管道的冲击分析采用响应谱方法,评价准则借鉴核电管道地震分析的弹性评价
水系锌离子电池是当下储能领域研究的热点之一,其成本低、在自然界中资源丰富,尤其是使用的电解液为水系电解液,不易燃,安全性好,有望成为下一代可充电电池的有利候选者之一,受到了研究者们的广泛关注。但由于锌离子的水合离子半径较大,使得锌离子在正极材料中嵌入困难,影响电化学性能的提升,因此,研究合适的正极材料是水系锌离子电池实际应用的关键之一。在本论文中,共研究制备了两种正极材料,一种材料为Ag掺杂的Mn