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储能锂离子电池多层级失效机理及分析技术综述

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储能科学与技术 2023年第7期12卷 2079-2094页

作者：王怡陈学兵王愿习郑杰允刘啸嵩李泓天目湖先进储能技术研究院有限公司江苏溧阳213300 中国科学院物理研究所北京100190 中国科学技术大学安徽合肥230041

锂离子电池电化学和安全性能与其材料、极片和电池各层级的特性密切相关,揭示储能锂离子电池多层级的失效机理,可为储能锂离子电池的设计优化、使用管控提供指导。本文以广泛应用的磷酸铁锂储能电池为例,从材料、极片、电池层级出发,分... 详细信息

锂离子电池电化学和安全性能与其材料、极片和电池各层级的特性密切相关,揭示储能锂离子电池多层级的失效机理,可为储能锂离子电池的设计优化、使用管控提供指导。本文以广泛应用的磷酸铁锂储能电池为例,从材料、极片、电池层级出发,分别综述了其常见的失效形式以及对应的失效机理与表征分析技术。在本文中多层级的失效包括正负极材料的结构、组成和表界面失效以及电解液和隔膜的失效;极片的析锂、孔隙率、剥离和非均匀极化失效;电池的产气和热失控失效。最后对未来储能失效分析技术进行展望,包含先进表征技术应用、标准化失效分析流程等方面,希望能为储能锂电池失效分析技术的发展起到积极的推动作用。

关键词：储能锂电池多层级失效分析

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力曲线用于硅负极材料表面膜的研究

电化学 2013年第6期19卷 530-536页

作者：郑杰允郑浩汪锐李泓陈立泉中国科学院物理研究所北京100190

利用原子力显微镜(AFM)力曲线模式来研究锂离子电池硅负极材料在含碳酸亚乙烯酯添加剂(VC)电解质首周循环时固态电解质相表面膜(SEI膜)的三维结构.测试表明SEI膜具有多层结构,同时得到SEI膜厚度、杨氏模量以及覆盖度在首周循环过程中的... 详细信息

利用原子力显微镜(AFM)力曲线模式来研究锂离子电池硅负极材料在含碳酸亚乙烯酯添加剂(VC)电解质首周循环时固态电解质相表面膜(SEI膜)的三维结构.测试表明SEI膜具有多层结构,同时得到SEI膜厚度、杨氏模量以及覆盖度在首周循环过程中的变化,采用三维图呈现了硅材料表面膜的分布.

关键词：薄膜硅负极固态电解质相表面膜原子力显微镜力曲线锂离子电池

发展下一代高能量密度动力锂电池——变革性纳米产业制造技术聚焦长续航动力锂电池项目研究进展

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中国科学院院刊 2016年第9期31卷 1120-1127+971页

作者：李泓郑杰允中国科学院物理研究所长续航动力锂电池项目组

提高动力电池能量密度将延长电动汽车续航里程,对发展电动汽车技术具有重要意义。中科院在2013年底部署了战略性纳米产业制造技术聚焦战略性先导科技专项,旨在集中中科院优势单位,通过纳米技术研发与突破,积极探索第三代锂离子电池、固... 详细信息

提高动力电池能量密度将延长电动汽车续航里程,对发展电动汽车技术具有重要意义。中科院在2013年底部署了战略性纳米产业制造技术聚焦战略性先导科技专项,旨在集中中科院优势单位,通过纳米技术研发与突破,积极探索第三代锂离子电池、固态锂电池、锂-硫电池和锂-空气电池等电池体系。文章分析了动力锂电池研究领域的国家需求,概述了国内外动力锂电池的研发现状,同时介绍了"长续航动力锂电池"项目的技术进展情况与管理实施情况。

关键词：动力锂电池高能量密度中国科学院战略性先导科技专项

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锂电池失效分析与研究进展

物理学报 2018年第12期67卷 274-285页

作者：王其钰王朔周格张杰男郑杰允禹习谦李泓中国科学院物理研究所北京100190 天目湖先进储能技术研究院溧阳213300

锂电池在使用或储存过程中会出现一定概率的失效,包括容量衰减(跳水)、循环寿命短、内阻增大、电压异常、析锂、产气、漏液、短路、变形、热失控等,严重降低了锂电池的使用性能、一致性、可靠性、安全性.对锂电池失效进行准确诊断并探... 详细信息

锂电池在使用或储存过程中会出现一定概率的失效,包括容量衰减(跳水)、循环寿命短、内阻增大、电压异常、析锂、产气、漏液、短路、变形、热失控等,严重降低了锂电池的使用性能、一致性、可靠性、安全性.对锂电池失效进行准确诊断并探究其失效机理是锂电池失效分析的主要任务,对锂电池性能提升和技术发展具有深远意义.为了全面且深入地介绍锂电池失效分析,本文从锂电池失效分析的定义、失效表现、失效原因、分析内容、分析流程、困难点等方面进行了简述,希望能为推动中国锂电池失效分析技术的发展起到积极作用.

关键词：锂电池失效分析

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锂电池原位与非原位表征技术研究

电化学 2015年第2期21卷 99-114页

作者：李文俊郑杰允谷林李泓中国科学院物理研究所北京100190

锂电池的电化学性能与电子及离子在体相与界面的输运、反应、储存行为有关.从原子尺度到宏观尺度,对电池材料在平衡态与非平衡态过程的电子结构、晶体结构、微观形貌、化学组成、物理性质的演化研究对于理解锂离子电池中各类构效关系至... 详细信息

锂电池的电化学性能与电子及离子在体相与界面的输运、反应、储存行为有关.从原子尺度到宏观尺度,对电池材料在平衡态与非平衡态过程的电子结构、晶体结构、微观形貌、化学组成、物理性质的演化研究对于理解锂离子电池中各类构效关系至关重要,这需要综合多种原位与非原位表征技术.目前,基础研究处于前沿的发达国家在这些方面取得了卓有成效的进展.本文简介了中国科学院物理研究所近年来通过国内外合作,采用原位X射线衍射(in-situ XRD)、原位X射线吸收谱(in-situ XAS)、准原位/原位扫描电镜(quasi/in-situ SEM)、球差校正扫描透射电镜(HAADF/ABF-STEM)、扫描力曲线(Force-Curve)、中子衍射(Neutron Diffraction)、热重-差示扫描量热-质谱联用(TG-DSC-MS)、表面增强拉曼(SERS)等技术研究锂离子电池电极材料结构演化方面的进展,并对未来锂离子电池研究中先进表征技术的发展进行了简要的探讨.

关键词：锂电池原位表征技术非原位表征技术

高容量金属镓薄膜和粉体作为锂离子电池负极材料的自修复行为研究

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化学学报 2015年第8期73卷 808-814页

作者：罗飞郑杰允褚赓刘柏男张素林李泓陈立泉中国科学院物理研究所北京100190 The Pennsylvania State University PA 16802USA

锂离子电池合金类负极材料比如Si,Sn,因其理论容量远高于目前商业化石墨负极材料受到了广泛的关注.然而,受限于这类材料的循环稳定性,距离其产业化仍然有一定的距离,主要是由于其在电化学充放电过程中锂离子的嵌入和脱出产生巨大的应力... 详细信息

锂离子电池合金类负极材料比如Si,Sn,因其理论容量远高于目前商业化石墨负极材料受到了广泛的关注.然而,受限于这类材料的循环稳定性,距离其产业化仍然有一定的距离,主要是由于其在电化学充放电过程中锂离子的嵌入和脱出产生巨大的应力而导致出现的不可修复的裂纹.利用金属镓低熔点的物理特性,在其熔点之上研究其脱嵌锂过程中的自修复能力.对制备出金属镓薄膜电极研究发现,25次充放电后,因为固体电解质(SEI)的持续生成,有效自修复区域降低为34μm,自修复区域随着循环次数的增加逐渐降低.同时通过简单的液相分散方法制备出金属镓粉末电极,金属镓粉末大小为3.43μm,尺寸小于有效自修复区域,电化学分析显示该金属镓粉末电极前25次循环能够实现高的可逆容量和稳定的循环性能,25次循环后的金属镓粉末电极的SEM分析显示裂纹平均尺寸大小为1μm,说明金属镓在液体电解液体系中的自修复能力有限.金属镓有望用于非液态电解质体系中的裂纹修复,比如对全固态电池中金属锂粉化的修复.

关键词：金属镓负极材料锂离子电池自修复

作为方法的士风与文风——论《故都的秋》的民族审美心理

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中学语文教学 2024年第3期 48-51页

作者：郑杰浙江省杭州高级中学钱塘学校 311222

《故都的秋》蕴含着高雅纯洁的秋的世界、沉闷悲凉的现实世界,以及郁达夫对现实既抵抗又关怀的心灵世界。郁达夫以潇洒孤傲的士风欣赏秋的世界,用文以载道的方式寄寓苦闷,均是其抵抗现实世界的方式,也是其心灵世界的外化。通过多文本比... 详细信息

《故都的秋》蕴含着高雅纯洁的秋的世界、沉闷悲凉的现实世界,以及郁达夫对现实既抵抗又关怀的心灵世界。郁达夫以潇洒孤傲的士风欣赏秋的世界,用文以载道的方式寄寓苦闷,均是其抵抗现实世界的方式,也是其心灵世界的外化。通过多文本比较可知,从士风和文风切入能够透过秋的世界直达现实世界和郁达夫的心灵世界;士风和文风也在深层次上反映了中国人的民族审美心理。

关键词：士风文风《故都的秋》民族审美心理

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外卖配送电动自行车换电柜选址定容实证研究

交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 230-239,252页

作者：孙小慧黄诚允新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830017 新疆大学商学院乌鲁木齐830091

针对外卖配送电动自行车换电柜布局不合理带来的部分换电柜利用率低与部分换电需求得不到及时满足的供需矛盾问题,本文通过聚类POI(Point of Interest)数据确定外卖配送起止点,并通过仿真模拟外卖骑手配送路径预测外卖配送电动自行车换... 详细信息

针对外卖配送电动自行车换电柜布局不合理带来的部分换电柜利用率低与部分换电需求得不到及时满足的供需矛盾问题,本文通过聚类POI(Point of Interest)数据确定外卖配送起止点,并通过仿真模拟外卖骑手配送路径预测外卖配送电动自行车换电需求时空分布,构建换电柜运营商总成本最低和用户满意度最高的多目标换电柜选址定容模型,并以新乡市主城区为例,采用NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II)算法得到换电柜选址定容方案。研究结果表明:仿真模拟得出的换电需求时间分布预测值与实际值基本吻合,换电需求在11:00,14:00,17:00和20:00左右急剧增长,且11:00和14:00左右的换电需求量显著高于17:00和20:00左右的换电需求量,外卖骑手配送路径仿真模拟方法在换电需求预测上具有较高的预测精度;换电柜选址方案不能同时满足运营商和用户利益均为最优,用户满意度的提高需以增加运营商总成本为代价;同时,兼顾运营商和用户利益的新乡市主城区外卖配送电动自行车换电柜最佳建设数量为26,其中,容量为11的换电柜11个,容量为22的换电柜8个,容量为33的换电柜7个;新乡市主城区应按照备选点编号15-7-19-17依次新增换电柜至30个,此时,用户满意度最大,若继续增加换电柜建设数量,只会增加运营商总成本。

关键词：城市交通换电柜选址 POI聚类配送路径模拟电动自行车惩罚成本

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锂电池基础科学问题(Ⅴ)——电池界面

储能科学与技术 2013年第5期2卷 503-513页

作者：郑杰允李泓中国科学院物理研究所北京100190

电池中固液界面的性质对锂离子电池充放电效率、能量效率、能量密度、功率密度、循环性、服役寿命、安全性、自放电等特性具有重要的影响。对界面问题的研究是锂离子电池基础研究的核心。本文小结了锂离子电池电极表面固体电解质中间相(... 详细信息

电池中固液界面的性质对锂离子电池充放电效率、能量效率、能量密度、功率密度、循环性、服役寿命、安全性、自放电等特性具有重要的影响。对界面问题的研究是锂离子电池基础研究的核心。本文小结了锂离子电池电极表面固体电解质中间相(SEI)形成机理及对其组成结构的认识,介绍了近年来对锂离子输运机制、SEI膜改性研究以及透射电镜(TEM)及原子力显微镜(AFM)中力曲线等实验技术来分析SEI膜的形貌、厚度、覆盖度及力学性能等实验方法。

关键词：界面固体电解质中间相膜表征锂离子电池