纖維鋰離子電池的案例
復旦彭慧勝團隊又發《Nature》！有望實現為手機充電的衣服
纖維鋰離子電池因其能夠被編織成各種類型的紡織品，為未來的可穿戴電子設備提供方便的方式而具有極大的發展潛力。然而，大規模生產的限制和較長的纖維中較高的內阻被都會損害電化學性能。
基于此，復旦大學彭慧勝教授和陳培寧副研究員發現了纖維鋰離子電池中纖維的內阻與長度之間具有雙曲余切函數關系，即隨著長度的增加，它首先下降，然后趨于平穩，材料和纖維電極界面穩定性得以解決，從而批量化地制備出了具有高安全性和高性能的纖維鋰離子電池。相關論文以題為“Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries”于9月2日發表在Nature。更多精彩視頻，請抖音搜索“材料科學網”。
據悉2021年3月10日，復旦大學彭慧勝教授和陳培寧副研究員在Nature上發表了題為“Large-area display textiles integrated with functional systems”的文章，介紹了聚氨酯離子凝膠集成顯示紡織品的方法，這也是半年內該團隊的第二篇Nature。（相關閱讀：厲害！復旦大學《Nature》成果登上《新聞聯播》）
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03772-0
為了使紡織電池在便攜式和可穿戴電子產品中得到廣泛應用，必須能夠批量生產柔性、安全和可清洗的纖維電池線軸。一個主流方向是制造直徑為數十至數百微米的纖維鋰離子電池 (FLIBs) 電池，其可以輕松編織成具有足夠容量的可穿戴和透氣紡織品，以滿足各種可穿戴電子設備的功率需求。在過去十年中都在探討如何制造電化學性能更好的FLIBs。
展開 《ACS AMI》：鋰離子電池Si/C復合負極中鋰離子擴散機理的探討
首先，研究了Si/C復合材料在嵌鋰過程中的結構演變，然后研究了嵌鋰過程中鋰的體積變化和擴散速率，同時研究了不同碳層厚度對Li在Si/C復合材料中擴散的影響，揭示了碳材料增強Li在Si中擴散速率的機理。
我們發現碳層將Li在Si中的擴散速率從7.75×10?5提高至2.097×10?4cm2/s.。在簡單混合模型中，鋰離子擴散速率增加大約50%，而核殼模型中鋰離子擴散速率對碳層的原子結構有較大的依賴性。這些研究結果為Li在Si/C復合材料中的擴散行為提供了新的認識，揭示了Li在Si/C復合材料中擴散的增強機制。這種認識有助于鋰電池復合負極材料的建模，并指導相應的結構設計，以確保鋰電池的結構穩定性和高能量密度。（文：李澍）
圖1 (a) c-Si和 (b) a-C的原子結構；(c)、(d)和(e)是不同碳層厚度的Si/C復合材料（Si：紅點；C：灰點；和Li：藍點）；本研究中的兩種復合模型：（f）混合模型和（g）核殼模型（亮粒子為c-Si，暗粒子為a-C）
圖2 (a)Si/Si, (b) Si/Li和(c) Li/Li在不同嵌鋰階段的徑向分布函數；（d）c-Si和（e）a-C嵌鋰后的最終結構；在(d,e)中，粉色、灰色和藍色分別代表Si原子、C原子和Li原子
圖3 C層厚度為(a)2、(b)3和(c) 4?的Si/C復合材料（混合模型）在嵌鋰過程中不同模擬時間下的Li擴散的結構快照（粉色、灰色和藍色分別代表Si原子、C原子和Li原子）
圖4 C層厚度為(a)2、(b)3和(c) 4?的Si/C復合材料（核殼模型）在嵌鋰過程中不同模擬時間下的Li擴散的結構快照。
展開 Lyten推出下一代鋰硫電池 能量密度是傳統鋰離子電池的三倍
蓋世汽車訊 據外媒報道，領先材料公司Lyten推出LytCell EV?鋰硫電池平臺。這一電池創新針對電動汽車市場進行優化，其設計旨在提供三倍于傳統鋰離子電池的重量能量密度。
（圖片來源：Lyten公司）
該鋰硫架構基于Lyten 3D石墨烯?（Lyten 3D Graphene?），其重量能量密度有望達到900 Wh/kg，明顯超過傳統鋰離子電池和固態電池。Lyten硫磺籠?（Lyten Sulfur Caging?）是LytCell? 電池中使用的一項技術，通過阻止“多硫化物穿梭”來釋放硫的性能潛力。穿梭效應影響電池電動汽車的使用壽命，一直阻礙著鋰硫電池在電動汽車中的實際應用。根據美國國防部（DoD）測試協議，LytCell?原型設計已證明超過1400次循環。
該公司首席執行官Dan Cook表示：“LytCell EV?電池的性能、續航里程和安全性都得到了改善。通過提供最環保的電池和符合《美墨加協議》（USMCA）的供應鏈，我們相信汽車制造商將更有信心實現電氣化藍圖?！?/span>
展開 采用電池冷卻方法的鋰離子電池熱管理策略：現狀與挑戰
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
由于全球變暖問題不斷加劇，對清潔能源替代品的需求持續增長，電動汽車電池憑借高效率、安全性和可靠性等特點，使電動汽車(EV)行業迎來了大幅增長。然而，這些電池也存在一些限制因素，盡管生產小型、安全、高性能、和可靠的電池有困難，但這也迫使電動汽車制造商在電池領域進行更多的投資。近年來，電動汽車越來越受歡迎，為人們提供更多的舒適性和節省成本。
02
成果掠影
近期，韓國嶺南大學Gyu Sang Choi和Sung Chul Kim老師團隊分析了各種電池熱管理系統(TMS-Bs)冷卻方法及其在可行性、成本和壽命方面的優缺點，討論了熱失控(TR)機制，模型和策略，以減輕TRS問題。有效的TMS-B可以減輕電池的TR，并提高其性能和壽命?？傮w而言，TMS-B對于維持電動汽車中使用的LBS的最佳溫度范圍至關重要。一個有效的TMS-B可以減輕TR，并提高性能和壽命，然而，需要進一步研究TMS-B的結構、工作介質、流道尺寸和液體填充能力，同時更好地理解電池、模塊和包裝如何應對快速充電情況是十分必要的。
展開 
研發氟離子電池 能量密度比鋰電池高10倍
本田研究所（Honda Research Institute）科學家正與加州理工學院（Caltech）和美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的研究人員合作，一起研發了一種新型電池化學物，可比現有電池中采用的材料能量密度更高、更環保。
研究團隊通過克服目前氟離子電池（FIB）技術的溫度限制，演示氟離子電池在室溫下操作的過程，為研發能夠滿足快速增長儲能需求的高能量密度電池開辟了新機會。
本田研究所首席科學家Christopher Brooks博士表示：“氟離子電池提供了一種前景廣闊的新型電池化學物質，其能量密度是目前鋰電池的十倍。與鋰離子電池不同，氟離子電池不會因過熱而造成安全風險，而且獲得氟離子電池原料所產生的環境影響遠小于提取鋰和鈷造成的環境影響?！?氟離子電池提供了一種具吸引力的替代方案，可以替代其他類型的高能量電池，例如基于鋰或金屬的氫化物化學的電池，此類電池通常受到電極固有特性的限制。由于氟的原子質量低，基于該元素的可充電電池的能量密度非常高，理論上比鋰離子電池高10倍。但是，雖然氟離子電池被認為是“下一代”高能量密度儲能設備，但是受溫度要求的限制。
目前，固態氟離子電池需要在150攝氏度以上的高溫下工作，才能使電解質具導電性。為了解決該問題，研究人員找到一種方法，使氟離子電池能夠在室溫下工作。研究人員利用溶解在有機氟化醚溶劑中的干燥的四烷基銨氟化物鹽開發出了此種電解質，當與具有銅、鑭和氟的核殼納米結構的復合陰極配對使用時，研究人員證明了室溫下可逆的電化學循環。
未來，氟離子電池可為電池驅動的電動汽車提供動力，該電池容量高的特性使其成為電力產品的理想選擇。
來源：蓋世汽車網
展開 本田研發出新電池技術 能量密度是鋰離子電池10倍
據汽車新聞網站Left Lane News報道，本田一科學家團隊表示已經研發出了一種新型電池技術，能量密度是鋰離子電池技術的10倍以上，今后新技術可以代替鋰離子電池，成為電動汽車能量來源的新選擇。
本田研究所（Honda Research）、加州理工學院（California Institute of Technology）與NASA噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Lab）的科學家們周四宣布，他們研發出了一種更為溫度穩定型的氟化物離子（fluoride-ion）電池技術。新技術生產的電池不僅是當前鋰離子電池能量密度的10倍以上，而且它還可以更好的適應環境。
氟化物離子電池技術其實并不是新技術，但是本田及其合作伙伴研發出了該技術的一種更為穩定版本。先前的氟化物離子電池技術的運行溫度需要超過300度；而本田研發的氟化物離子電池技術在室溫條件下即可有效運轉。此外，技術所需的原料可以從土地中直接提取，環境影響非常小。
本田研究所首席科學家克里斯托夫·布魯克斯博士（Dr. Christopher Brooks）表示：“氟化物離子電池技術提供了一種前景可觀的全新電池化學技術，其能量密度要比現有鋰離子電池高10倍之多。與鋰離子電池相比，氟化物離子電池并不用擔心過熱的問題，對原料提取也沒有太多的要求，與鋰和鈷等電池原料的獲取相比，其環境影響非常的小?！?雖然技術還需要繼續改進，但是本田認為氟化物離子電池技術將是未來技術，可以應用于電動汽車以及其他更小的能源產品。
來源：網易汽車
展開 COMSOL鋰離子電池老化模型
在做老化仿真的時候，COMSOL算著算著就會在某一時刻報錯，而且同一仿真條件下，報錯時間還有可能不同，報錯具體信息如下：
于是我檢查了循環過程中電極SOC、孔隙率以及膜厚膜組變化，如圖：
感覺都挺正常的，但模型就是沒辦法正常計算，有沒有懂行的老哥指導一下
鋰離子電池知識介紹
聲明
本號所刊發文章僅為學習交流之用，無商業用途，向原作者致敬。因某些文章轉載多次無法找到原作者在此致歉，若有侵權請聯系小編，我們將及時刪文或者付費轉載并注明出處，感謝您的支持！
（來源：網絡，版權歸原作者）
鋰離子電池的仿真模擬
鋰離子電池的仿真模擬
以下綜述展示了針對鋰電池組件的仿真模擬實例，包括了陽極/陰極/電解質和制造過程。本文主要使用SIESTA(第一性原理計算引擎)，介紹了在全固態電池的固體電解質中插入鋰離子到陰極/陽極以及鋰離子擴散所引起的物理性質變化的實例。
1．用作陽極的石墨和非晶硅吸收和解吸鋰離子而引起的體積膨脹與收縮、彈性模量和電子態密度的變化。
2．評估用作陰極的LiCoO2的體積模量。
3．評估鋰離子在固體電解質 LiZr2(PO4)3 (LZP) 中的擴散系數。
4．評估溶解鋰鹽的溶劑的相對介電常數。
5．電極漿料涂覆
圖 1 固體電解質 LZP 結構（左）和不同溫度下擴散系數的 Arrhenius 圖（右）
圖 2：用于陽極的石墨（左）和吸附鋰的 LiC6（右）之間的電子態密度差異
隨著全固態電池的商業化快速發展，電動汽車電池的研究和開發正轉向探索更多材料的可能性。因此，從探索各種材料（包括所有固態電解質）的角度來看，人們對材料模擬的期望越來越高。欲獲取全文鏈接：www.anscos.com
展開 卷繞鋰離子電池仿真
為了詳細研究卷繞電芯充放電過程中的溫度場分布，電流密度分布，析鋰電位分布等特征，建立了1：1全三維電化學-熱偶合模型，通過分析發現，卷繞電芯側邊析鋰電位分差異較大，原因是側邊的卷繞結構導致NP比發生變化，當電芯充電時，NP比小的一側極易析鋰，通過此模型可以解釋邊緣析鋰問題。由于模型采用全三維結構，可以對電芯過流能力、電位分布等進行準確分析。
鋰離子電池膨脹分析
鋰離子電池作為電化學儲能的載體，在使用過程中不斷發生化學反應，導致鋰離子電池的內部結構和外部形狀發生變化。鋰離子電池在多次充放電循環過程中，一系列的物理化學變化會在電池內部形成壓力效應。
鋰離子電池膨脹分為可逆膨脹和不可逆膨脹：鋰離子的嵌入和脫嵌導致電池材料的膨脹與收縮引起的可逆膨脹；不可逆的反應沉淀物導致電池電極體積增加永久膨脹。實際工程應用中，鋰離子電池內部顆粒膨脹最終表現為宏觀的電芯體積變化，因而可以從電芯層級的膨脹入手，可減小模型的復雜程度。
那么如何測量電芯膨脹？
現階段常規方法是用千分尺測量電芯厚度變化，或者精確一點設備就是激光位移測量。
如何確定電芯膨脹系數？
在很多學者研究中，可將電芯膨脹和熱膨脹類似，因此模擬采用了熱膨脹分析，那么電芯膨脹系數的獲得就是熱膨脹系數的獲得，需要注意的是電芯膨脹包含了鋰離子嵌入負極產生的膨脹和熱膨脹兩方面。涉及內容很多，這里一時說不完。常規的實驗做法是測量電芯在充電在厚度方向的應變，同時觀測電芯溫升，有了這兩方面數據就可以得出等效熱膨脹系數，這是有研究論證的。
涉及學科：要做到精確的電芯膨脹那就涵蓋了電化學、熱、結構這三方面，電化學分析主要分析電芯內部反應變化，可獲得精確熱量分布；熱分析就是要確定電芯溫度分布，電芯實際發熱是不均勻的，特別是成組后；結構分析就是強度這些了
總之，膨脹對現在大容量電芯影響較大，特別是成組后，需要有合適的熱管理和結構防護。
展開 
鋰離子電池的仿真模擬
以下綜述展示了針對鋰電池組件的仿真模擬實例，包括了陽極/陰極/電解質和制造過程。本文主要使用SIESTA(第一性原理計算引擎)，介紹了在全固態電池的固體電解質中插入鋰離子到陰極/陽極以及鋰離子擴散所引起的物理性質變化的實例。
1．用作陽極的石墨和非晶硅吸收和解吸鋰離子而引起的體積膨脹與收縮、彈性模量和電子態密度的變化。
2．評估用作陰極的LiCoO2的體積模量。
3．評估鋰離子在固體電解質 LiZr2(PO4)3 (LZP) 中的擴散系數。
4．評估溶解鋰鹽的溶劑的相對介電常數。
5．電極漿料涂覆
圖 1 固體電解質 LZP 結構（左）和不同溫度下擴散系數的 Arrhenius 圖（右）
圖 2：用于陽極的石墨（左）和吸附鋰的 LiC6（右）之間的電子態密度差異
隨著全固態電池的商業化快速發展，電動汽車電池的研究和開發正轉向探索更多材料的可能性。因此，從探索各種材料（包括所有固態電解質）的角度來看，人們對材料模擬的期望越來越高。欲獲取全文鏈接，請與我們聯系。
展開 鋰離子電池膨脹仿真
大多數鋰離子電池模型都利用了多孔電極的均質域公式，同時求解同一域中的電極相電位和電解質相電位，并通過使用源項來定義電極反應。在這些模型中，使用額外維度模擬鋰擴散到固體電極粒子中，該維度表示電極中某一特定位置的平均粒子。在計算量相對較小時，這種建模方法具有很大優勢，大多數模型都可以僅用一維公式來表示電極厚度 （加上用于定義粒子擴散維度的額外維度）。但是，使用上述方法無法捕捉到某些現象。例如，上述粒子擴散模型本質上假定為笛卡爾對稱、圓柱形對稱或球形對稱，因此不允許模擬非常規粒子形狀的影響，也不允許模擬微觀和宏觀孔隙分布的影響。如果不對多孔電極執行均質化處理，而是在模型幾何中包含多孔電極的結構細節。這種模型稱為異構模型。本節描述使用三維幾何模擬的鋰離子單電池的特性，模型來自于層析成像數據，此模型可更真實的模擬電極狀態。在異構模型的基礎上，還可以將粒子中的鋰濃度分布與 “固體力學”接口中相應的體積膨脹以及由此產生的 von Mises 應力進行耦合，研究充放電此過程中鋰離子脫嵌導致的電芯膨脹。
展開 干貨丨鋰離子電池材料詳解
干貨丨鋰離子電池材料詳解
鋰離子動力電池壽命預測的研究進展
由于公眾號很多朋友留言對鋰離子動力電池的興趣，期望可以對動力鋰離子電池相關技術進行更多學習，本公眾號秉持著非盈利且對知識分享的想法，對福建農林大學的劉嘉、晏?？档茸珜懙奈恼隆?em>鋰離子動力電池壽命預測的研究進展》進行分享，更多詳情請感興趣的朋友可以從知網或其他平臺中及電源技術期刊下載完整文章，文章DOI
號為《
10.3969/j.issn.1002-087X.2022.02.005
》。
文章分享如下，
鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電率低、無記憶等優點。但是鋰離子電池循環壽命短的問題制約了電動汽車的應用與推廣，所以有必要對鋰離子電池循環壽命的影響因素進行分析，同時對鋰離子電池的健康狀態(SOH)估計進行評估，對其壽命進行預測，對系統安全、防止災難事故有著重大意義。
1、影響因素
鋰離子電池壽命的影響因素主要包括：外部影響因素，例如荷電狀態、溫度、充放電倍率、電池單體的不一致性、電池內阻等；電池內部的老化，造成鋰離子電池性能降低和剩余容量衰減。
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