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作者：王雨霄青岛大学

学位级别：硕士

硫(1672 mAh g)、硅(4200 mAh g)等被认为是最具发展前景的二次锂电池材料而受到广泛的关注。但是由这些材料本身的性质引发的问题影响着其电化学性能,因此限制了这些材料的使用。硫电极在使用中受到了“飞梭效应”的影响,硅在充放电过... 详细信息

硫(1672 mAh g)、硅(4200 mAh g)等被认为是最具发展前景的二次锂电池材料而受到广泛的关注。但是由这些材料本身的性质引发的问题影响着其电化学性能,因此限制了这些材料的使用。硫电极在使用中受到了“飞梭效应”的影响,硅在充放电过程中经历了巨大的体积膨胀(可达到300%),这都会导致活性物质的不可逆损失从而严重影响了电池寿命。聚合物材料在电池多个组分中发挥着重要的作用,为电极中的颗粒提供内聚力以及它们与金属集流体的粘合力,为储能设备提供结构支撑,附着力。因此,利用功能性的聚合物解决高比容量电极材料里关键问题这一策略表现出了很大的潜力。本文利用了聚合物特性设计电极的结构,以解决限制高能量密度二次电池发展的关键问题为目的进行了以下工作:(1)针对硫正极中存在的“飞梭效应”,我们受亲和膜色谱分离法的启发,设计了一种亲和膜内置电极,并利用海藻酸钠的凝胶性,使用交联法实现了电极内亲和膜的原位构建和层数调控。同时海藻酸钠对多硫化物具有很强的吸附力,因此该结构可以兼顾对多硫化物飞梭的抑制和离子传输能力。该电极可以有效地改善锂硫电池的电化学稳定性。同时改变了传统硫电极的粘结方式,实现了高担量的突破。(2)针对硅负极体积膨胀严重、导电性差的问题,利用丁苯橡胶的高弹性,通过化学沉积法制备得到了一种具有高弹性的集流体。通过化学沉积法实现了对电极结构的设计:Ni颗粒不仅在电极表面沉积得到贴合的集流体,同时Ni颗粒也在电极内部沉积,构建了立体的导电网络,有利于改善电极的导电性。丁苯橡胶的加入则可以使集流体在承受体积膨胀时仍能保护电极结构不受破坏,将活性物质牢牢地“锁”在电极内。

关键词：高比能量电池多硫化物飞梭体积膨胀聚合物导电性

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基于改进等效电路模型的高比能量储能锂电池系统功率状态估计

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电网技术 2021年第1期45卷 57-66页

作者：杨新波郑岳久高文凯任东生韩雪冰欧阳明高上海理工大学机械工程学院上海市杨浦区200093 汽车安全与节能国家重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100084

针对高比能量电池大倍率下的电化学特性特殊性,用传统的等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)估计功率状态(state of power,SOP)存在精度较低的问题,提出一种拓展的等效电路模型(extended equivalent circuit model,E-ECM)进行SO... 详细信息

针对高比能量电池大倍率下的电化学特性特殊性,用传统的等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)估计功率状态(state of power,SOP)存在精度较低的问题,提出一种拓展的等效电路模型(extended equivalent circuit model,E-ECM)进行SOP估计。分析锂离子动力电池负载电流对极化内阻的影响,基于不同倍率测试和最小二乘的方法建立极化内阻与电流的关系;通过引入SOC偏差△z的概念,来描述电池内部的固相扩散反应引起的扩散压降,对部分SOC区间的△z进行了拟合预测;构建了考虑极化内阻电流依赖性和扩散压降的E-ECM模型,基于E-ECM模型进行电压限制下的10s和180s的SOP估计。搭建了面向单体电池的基本性能实验和SOP最大电流实验平台,分析结果表明,基于模型的最大电流平均误差不超过0.41%、最大误差0.51%左右,基于拟合预测△SOC处的最大电流误差为1.47%,验证了E-ECM模型对SOP估计的有效性和准确性,为锂离子动力电池管理系统功率状态估计与控制提供了理论支撑。

关键词：极化内阻电流依赖性 SOP估计等效电路模型高比能量电池

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锂硫原电池关键材料与器件研究进展

锂硫原电池关键材料与器件研究进展

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中国化学会第30届学术年会-第三十分会：化学电源

作者：张洪章张华民李先锋大连化物所高性能储能电池关键材料研究组

锂硫电池具有理论能量密度高、无重金属污染、成本相对低廉的优势,是极具发展前景的电化学储能器件之一。目前,世界主要经济体如日、美、欧等均将锂硫电池列为储能电源的中长期发展方向,期望在电动汽车、无人飞机等领域获得实际应用。然... 详细信息

锂硫电池具有理论能量密度高、无重金属污染、成本相对低廉的优势,是极具发展前景的电化学储能器件之一。目前,世界主要经济体如日、美、欧等均将锂硫电池列为储能电源的中长期发展方向,期望在电动汽车、无人飞机等领域获得实际应用。然而,锂硫二次电池的体积能量密度、功率密度、循环寿命、搁置稳定性和安全性能尚不能满足大规模实用要求,如何阐释和解决这些问题,成为国际学术研究重点。目前,大连化物所高性能储能电池关键材料研究组提出并致力于锂硫原电池的应用开发[1],软包装原电池的能量密度可达到900 Wh/kg（1200Wh/L）以上、搁置稳定性好,为其实际应用打下了良好基础。锂硫原电池与二次电池的技术开发路线相辅相成,本次报告拟针对本课题组在锂硫原电池的材料合成（正负极、隔膜、电解液）、器件设计和应用等方面的研究进展进行汇报和交流。

关键词：锂硫电池锂硫原电池高比能量电池

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锂硫电池关键材料与器件研究进展

锂硫电池关键材料与器件研究进展

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2019第四届中国能源材料化学研讨会

作者：张洪章李先锋张华民大连化物所储能技术研究部

锂硫电池具有理论能量密度高、无重金属污染、成本相对低廉的优势,是极具发展前景的电化学储能器件之一。目前,世界主要经济体如日、美、欧等均将锂硫电池列为储能电源的中长期发展方向,期望在电动汽车、无人飞机等领域获得实际应用。然而,锂硫电池的体积能量密度、功率密度、循环寿命、搁置稳定性和安全性能尚不能满足大规模实用要求,如何阐释和解决这些问题,成为国际学术研究重点。目前,大连化物所高性能储能电池关键材料研究组提出并致力于锂硫原电池的应用开发[1],软包装原电池的能量密度可达到900 Wh/kg（1200 Wh/L）以上、搁置稳定性好,为其实际应用打下了良好基础。锂硫原电池与二次电池的技术开发路线相辅相成,本次报告拟针对本课题组在锂硫原电池的材料合成（正负极、隔膜、电解液）、器件设计和应用等方面的研究进展进行汇报和交流。

关键词：锂硫电池锂硫一次电池电解液锂负极高比能量电池

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锂硫电池关键材料与器件研究进展

锂硫电池关键材料与器件研究进展

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2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会

作者：张洪章张华民李先锋大连化物所高性能储能电池关键材料研究组

锂硫电池具有理论能量密度高、无重金属污染、成本相对低廉的优势,是极具发展前景的电化学储能器件之一。目前,世界主要经济体如日、美、欧等均将锂硫电池列为储能电源的中长期发展方向,期望在电动汽车、无人飞机等领域获得实际应用。然而,锂硫电池的体积能量密度、功率密度、循环寿命、搁置稳定性和安全性能尚不能满足大规模实用要求,如何阐释和解决这些问题,成为国际学术研究重点。目前,大连化物所高性能储能电池关键材料研究组提出并致力于锂硫原电池的应用开发[1],软包装原电池的能量密度可达到900 Wh/kg(1200 Wh/L)以上、搁置稳定性好,为其实际应用打下了良好基础。锂硫原电池与二次电池的技术开发路线相辅相成,本次报告拟针对本课题组在锂硫原电池的材料合成(正负极、隔膜、电解液)、器件设计和应用等方面的研究进展进行汇报和交流。

关键词：锂硫电池锂硫一次电池电解液锂负极高比能量电池

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