21700型NCA-硅碳动力锂离子电池的失效机理研究

来源 :安徽大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a595420725
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
温室效应、石油等不可再生能源危机慢慢地已经成为较为严峻的挑战。绿色能源的开发和应用化也早已成为人们普遍关注和需要棘手解决的问题。而锂离子电池作为电动汽车的核心技术,电池技术也已经在不断进步和改良。而近10年来,新能源汽车的高速发展有目共睹,在一定程度上缓解了能源危机问题。但是动力锂离子电池随着循环次数的增大,导致容量明显衰减;和一些不可确定因素使电池失效或发生安全事故问题,共同成为电动汽车在使用和发展中的重大隐患。电池材料的失效分析这几年也被广泛的报道,都分别从不同角度研究电池老化、容量衰减的原因。本文通过dV/dQ曲线在线分析和电化学阻抗分析(EIS)动力锂离子失效机理。具体内容如下:1.富镍(Ni)层的三元正极材料因其高容量和结构稳定性在商用锂离子电池中的应用正受到人们的关注。硅(Si)/石墨负极和富镍(Ni)层状结构的锂镍钴铝(NCA)氧化物在商用21700高能量密度电池中配对,研究这种商用电池的电池性能和老化行为是至关重要的。在这项研究中,我们采用21700型动力电池d V/d Q增量容量分析,来测定可循环锂离子的数量(Li+)和活性物质的损失,比较了新鲜和老化的正极/负极半电池电极的锂化和去锂化能力。结果表明,即使负极材料中添加了硅,负极上也会出现裂纹,导致接触损失和固态电解质界面层(SEI)增厚。在正极侧,主要粒子界面裂纹导致正极材料损耗、接触损耗和阻抗升高。因此,电池的老化失效,主要是由于正负极活性材料的损耗和活性离子的损失。2.富镍NCA-硅石墨动力电池近些年来在新能源汽车应用中的快速发展,越来越受到人们的重视。富镍型三元材料作为正极,可以明显提高了电池的结构稳定性和增大电池容量。硅碳负极材料具有较高的比容量,应用到电动汽车上,可以明显提高续航里程。与此同时,该类型电池的失效机理研究也吸引了学术界的兴趣,通过不同测试方法分析电池失效机理。在这项研究中,我们通过比较新鲜和老化的电极,包括晶体结构、形貌、元素组成和电化学性能的变化,分析了商业电池的降解机制。通过对比,我们发现相对新鲜电池,可以清晰看到失效电极中微裂纹的产生,从而降低了电池的容量保持率。此外,我们将拆解完的电极材料组装成对电极为锂片的半电池,测试半电池在不同充放电深度下的电化学阻抗,进一步分析电池失效原因。失效电池电化学阻抗发生了明显变化主要由固体中间相(SEI)膜的不断生长和增厚,以及Li+库存的损失。总之,我们通过结构表征和电化学阻抗测试分析,可以了解电池失效的主要原因,对后面商业电池失效的研究具有一定的前瞻意义。
其他文献
中国自古以农业为本,小麦等粮食作物的质量和产量是重中之重。本文的研究方向是通过遥感技术对小麦赤霉病进行有效的监测。小麦赤霉病典型的监测方法是由专业相关人员下田抽查,不仅效率低下和浪费资源,还会损害田间正常生长的小麦,而通过遥感手段可以有效地解决上述问题。卫星和无人机遥感可以持续动态地监测农作物病虫害,本文从这两个方面着手,卫星影像选用Sentinel-2影像来进行冬小麦种植面积提取和赤霉病监测,并
小麦赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是全球最常见的小麦病害。当前,防治该病害主要通过筛选出有效的杀菌剂或组合降低其危害程度从而实现粮食品质和食品安全保障的目的。传统的药效评估是依靠人工来开展的,该方法费时、费力,且高度依赖专家的经验,常因专家意见滞后导致喷药不及时而耽误其有效防治。随着机器视觉、深度学习技术在各行各业的快速发展,这为化学药剂药效快速评价新方法的提出提供了重
可拉伸的线形超级电容器有望成为可穿戴电子产品的能量供应单元。然而,如何同时实现高能量密度、大延伸率、稳定的电化学输出、优良的集成能力和可洗性等目标对于可拉伸线形超级电容器来说仍然面临着巨大的挑战。为了实现上述目标,本文提出了一种“岛桥状”(RIB)的结构设计,用于制造新型可拉伸线形微型超级电容器阵列(WSS-MSCA)。通过卷起的MXene//CNTs@PPy非对称微型超级电容器(MSC)阵列作为
足迹作为一种重要的生物信息,有着十分广泛的应用。目前足迹特征提取更多依赖于传统特征提取方法和专家的经验知识,应用范围存在一定的局限性,不具有普适性。随着卷积神经网络的快速发展,在生物识别领域取得了显著的效果,一些研究人员利用卷积神经网络在足迹相关领域进一步展开了研究。根据不同人员足迹图像存在较大相似性的特点,同一人的不同足迹压力图像存在较大差异性。可将足迹识别归为细粒度识别问题。虽然目前有部分学者
生物数学研究的主要任务之一就是传染病动力学建模.结合传染病动力学知识,合理建立疾病模型,结合数值模拟,发现传染病传播的规律,得到传染病爆发和流行的重要原因,找到疾病防控的方法.本文主要研究的内容如下:第一部分,根据安徽省疾控中心提供的数据,查阅相关文献及使用统计学方法研究发现PM2.5对呼吸道疾病有影响.为此,建立受空气污染影响的非自治呼吸道疾病传播模型,并用传染病动力学知识对模型进行定性分析,得
在目前发展的众多电化学能量储存器件中,因具有低毒性、循环寿命长、充电速度快、功率密度高、安全环保等优良性能,超级电容器倍受科研人员的青睐。但是,低能量密度仍是其亟需解决的关键问题。设计合理的异质界面结构、引入缺陷工程或者与高能的电池材料相结合,是解决上述问题可行的方法。本文选择柔性碳布为基底,设计了具有异质界面的Co9S8@NiMn双金属氧化物纳米结构和具有氧空位缺陷工程的Co9S8@MnO2纳米
随着环境污染的加剧,石油、煤等化石燃料也日益开采殆尽,因此人们急于寻找一些可代替的清洁能源。在这个背景下,燃料电池(Fuel Cell)在预防大气污染、提供清洁能量以及新能源产业的快速发展方面起着不可比拟的重要作用。其中质子导体固体氧化物燃料电池(H+-SOFCs)作为全固态的燃料电池,是效率较高、对环境污染较小的发电方式。因此,H+-SOFCs被认为对治理环境污染有着很重要的意义。本论文旨在研究
社区获得性肺炎(Community-Acquired Pneumonia,CAP)是患者入住重症监护室(Intensive Care Unit,ICU)的常见原因。发达国家CAP的患病率远小于发展中国家,CAP患者入院治疗并发生死亡事件的几率在13%左右,而严重CAP患者的死亡率约达35%,其中30天的死亡率极高。利用电子健康记录(Electronic Health Record,EHR)中的数据
随着能源需求的激增和全球变暖的加重,可再充电的离子电池作为最有前途及最有效的电化学储能系统获得了大众的认可。其中,锂离子电池(LIBs)发展最为成熟,应用最为广泛,但由于金属锂资源短缺且分布不均,让它的大规模使用受到了约束。同一族的钾不但有相似的理化性质,而且资源更充足,因此开发高性能的钾离子电池(PIBs)更具有实际意义。而生物质材料成本低、来源广、环境友好,其衍生的硬碳材料在离子电池中更是体现
由于人类社会经济发展对能源的需求,使得全球能源消耗呈指数级增长,而化石能源的供应无法以一种可持续性的方式加以满足。此外,通过在空气中焚烧化石燃料来释放进入大气的各种有毒性气体,例如CO2,SO2,CH4和N2O,也是导致环境污染的主要影响因素。可再生能源中的太阳能利用成为研究方向之一,其中染料敏化太阳能电池(DSSC)成为光伏器件的研究热点。相比于其他太阳能电池,DSSC具有成本低、易组装、毒性低