電動汽車鋰離子電池的案例
電動汽車鋰離子電池安全性能檢測淺析
0 引言
鋰離子電池性能檢測是提高其安全性與可靠性的有效舉措。目前世界范圍內(nèi)各組織均已制定或研討有效的方法標準對電池的安全性能進行檢測。2009年美國頒布的SAEJ2929:2013標準《電動和混合動力電池系統(tǒng)安全標準》涉及到電池組和整車級別的安全性檢測；2014年國際標準化組織（ISO）制定了標準ISO12405-3：2014《電驅(qū)動車輛-鋰離子電池動力包及系統(tǒng)檢測規(guī)程第3部分：安全性要求》針對電池組以及電池系統(tǒng)的安全性提出了要求，為汽車廠指明了可選擇的檢測項目以及檢測方法；2015年中國發(fā)布了GB/T31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分：安全性要求與檢測方法》標準，主要圍繞電池單體以及模塊提出了檢測要求，給我國電動汽車檢測提供了方法。
作為鋰離子電池性能檢測中最重要的安全性能檢測，一直是人們關注的重點和難點，本文通過調(diào)查分析國內(nèi)外標準關于過充電保護、過放電保護以及短路保護等安全性能檢測的異同點，旨在建議我國關于鋰離子電池安全性能檢測的發(fā)展趨勢，有效預防安全事故的發(fā)生，促進鋰離子電池行業(yè)的健康發(fā)展。
1 電氣安全性
1.1 過充放電
過充放電檢測是檢查過充電與過放電保護系統(tǒng)的功能性。該功能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制充放電電流的過載從而達到保護工作狀態(tài)的電池設備免遭荷電狀態(tài)超越最大極值或者低于最低極值誘發(fā)安全事故。
電池組或者電池系統(tǒng)與整車級別的過充放電檢測是有差異的。GB/T31467.3-2015明確提出鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)的過充放電保護檢測，充電與放電保護的檢測對象是工作狀態(tài)的所有檢測系統(tǒng)，檢測電流倍率為1C,截止條件為電池的管理系統(tǒng)能夠發(fā)揮應有的作用或者達到實驗的終止條件。
展開 四種流行的電動汽車電池振動測試標準
鋰離子電池作為電動汽車最常用的電池類型，正日益受到歡迎。在它們的使用壽命中，這些電池經(jīng)歷了各種振動和溫度變化。一些常見的測試標準已經(jīng)開發(fā)出來，以模擬對這些不同尺寸級別電池（如電池、模塊、電池組）的長期環(huán)境影響。
在眾多電動汽車電池測試標準中，本文將重點關注四個振動和溫度方面的著名標準：SAE J2380、SAE J2464、IEC 62660-2和UN 38.3。晶鉆儀器Spider系統(tǒng)可以為隨機、正弦、沖擊振動測試，以及溫度控制提供解決方案。
SAE J2380
SAE J2380標準振動目標譜基于實際道路測量數(shù)據(jù)，旨在模擬行駛10萬英里對電池組和模塊的影響。該標準要求一系列隨機振動目標譜應用于三個垂直軸，試驗時長從9分鐘到38小時不等。
SAE J2380隨機測試目標譜
SAE J2464
SAE J2464標準評估電池和電池組的濫用容忍度，用于測量任何RESS（可充電儲能系統(tǒng)）的響應。濫用是指由于疏忽、事故、訓練不良等原因違背電池的設計意圖，過度使用。
在列出的所有測試類型中，有兩種指定的測試類型用于熱沖擊循環(huán)和沖擊振動測試。熱沖擊循環(huán)包括5個周期，包括熱和冷溫度（70℃到-40℃），電池每個周期時長為1小時，電池組每個周期時長為6小時。沖擊振動試驗在三個垂直軸上各施加3個正方向和3個負方向的半正弦沖擊。
SAE J2464半正弦沖擊目標波形（晶鉆EDM截圖）
IEC 62660-2
IEC 62660-2標準（與ISO 12405相關），規(guī)定了用于各種電池系統(tǒng)的電動汽車鋰離子電池的可靠性和濫用測試。振動測試要求在電池的每個平面上進行8小時的隨機振動測試，以及六個空間方向的機械沖擊測試（半正弦）。溫度測試是在室溫下啟動電池，以5K/min的速度提高溫度，直到最終溫度達到130℃，并在目標溫度的2k范圍內(nèi)保持30min。
展開 巴斯夫與保時捷聯(lián)合開發(fā)用于電動汽車的高性能鋰離子電池
7月23日，巴斯夫發(fā)布消息稱，保時捷與Customcells共同成立的合資企業(yè) Cellforce集團已選中巴斯夫作為其下一代鋰離子電池的獨家開發(fā)伙伴。
據(jù)悉，作為合作方，巴斯夫負責提供高能量HED? NCM正極活性材料，以打造高能量密度且可快速充電的高性能電池，而位于德國賓根的Cellforce集團則負責生產(chǎn)這種高性能電池。電池廠預計將于2024 年投產(chǎn)，每年不低于100MWh的初始產(chǎn)能可為1000輛賽車和高性能汽車提供動力。
圖片來源：巴斯夫
值得一提的是，憑借芬蘭哈爾亞瓦爾塔正極材料前軀體生產(chǎn)基地和德國施瓦茨海德正極活性材料生產(chǎn)基地，巴斯夫有望供應極具可持續(xù)性的電池材料。巴斯夫在消息中透露，Cellforce 集團電池廠的生產(chǎn)廢料將由位于德國的巴斯夫施瓦茨海德的電池回收試驗裝置回收以實現(xiàn)閉環(huán)，其中的鋰、鎳、鈷和錳將通過濕法冶金工藝回收，并重新用于生產(chǎn)巴斯夫正極活性材料。
巴斯夫歐洲公司執(zhí)行董事會成員凱禮在發(fā)言中也提到，通過電池回收，巴斯夫能確保有價值的材料繼續(xù)循環(huán)于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并進一步減少正極材料的二氧化碳足跡，預計總量可達 60%。
保時捷公司負責研發(fā)工作的執(zhí)行董事會成員Michael Steiner則表示：“從歐洲本地采購鎳、鈷材料，及其相關的安全供應和德國境內(nèi)（從施瓦茨海德到巴登-符騰堡）的短途運輸路線，都是我們決定與巴斯夫合作的重要考量因素，而電池是核心要素，尤其是正極活性材料。
展開 電動汽車快速充電循環(huán)下鋰離子軟包電池的優(yōu)化冷卻和熱分析
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
鋰離子電池由于比其他電池類型具有更高的優(yōu)勢，例如高能量密度、低自放電率、重量輕、零記憶效應和長生命周期，因此在汽車行業(yè)中變得無處不在。然而，鋰電池在一個狹窄的溫度范圍內(nèi)工作最佳：15–40°C。在低于此范圍的溫度下，電解質(zhì)中的離子電導率會顯著降低，從而導致功率輸出降低、鋰電鍍和隨后的電池退化，而在更高的溫度下，加速的放熱反應會導致電池材料腐蝕、整體電池退化，并在 80°C 以上的溫度下導致熱失控。除了將溫度保持在一個狹窄的工作范圍內(nèi)，保持電池單元或模塊內(nèi)的最大溫差較低也很重要；<5°C 的值是電池內(nèi)推薦的最大溫差。
目前，大多數(shù)關于電池冷卻設計和優(yōu)化的研究工作都集中在圓柱形和棱柱形電池上。最近，袋形電池因其比圓柱形電池更高的能量密度而受到關注。目前，已經(jīng)提出了各種用于冷卻鋰離子電池的熱管理系統(tǒng)：空氣冷卻、間接液體冷卻、直接液體或浸沒冷卻、使用相變材料、熱管以及涉及兩種或多種這些方法組合的混合方法進行被動冷卻。然而，就電動汽車的商業(yè)應用而言，只有風冷和液冷已大規(guī)模實施，其他還處于研究階段。由于其高熱容量，液體冷卻仍然是迄今為止最有效和研究最多的系統(tǒng)；因此，當前的研究趨勢是尋找改進液冷板設計的方法，以實現(xiàn)更好、更具成本效益的熱控制。
02
成果掠影
近期，路易斯維爾大學機械工程系Sam Park教授團隊提出了一種電動汽車快速充電循環(huán)下鋰離子軟包電池的優(yōu)化冷卻和熱分析方法。
展開 
研究人員找到恢復鋰電池部分性能的方法 提高電動汽車續(xù)航里程
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，美國能源部SLAC國家加速器實驗室（ SLAC National Accelerator Laboratory）和斯坦福大學（Stanford University ）的研究人員，可能已找到部分恢復可充電鋰電池性能的方法，有望提高電動汽車的續(xù)航里程。
（圖片來源：AZOM）
在鋰電池循環(huán)過程中，所積聚的小島狀非活性鋰會與電極斷開，從而降低電池的電荷存儲的能力。然而，研究小組發(fā)現(xiàn)，可以讓這些“死”鋰，像蠕蟲一樣向其中一個電極蠕動，直到二者重新連接，從而部分逆轉(zhuǎn)不需要的過程。
測試顯示，額外增加這一步驟，能夠減緩測試電池退化，使電池壽命增長近30%。研究人員正在探討，如何通過超快放電步驟，恢復鋰離子電池的損耗容量。
失去連接
相對于目前電動汽車使用的鋰離子電池，現(xiàn)在大量研究正在尋找方法，以制造重量更輕、壽命更長、具有更高安全性和更快充電速度的可充電電池。研究人員尤其關注開發(fā)鋰金屬電池，以在單位體積或重量上存儲更多的能量。在電動汽車中使用新一代電池，可以增加單次充電里程數(shù)，并且所占用的后備箱空間可能更少。
在這兩類電池中，帶正電荷的鋰離子均在電極之間來回穿梭。隨著時間的推移，一些金屬鋰不再具有電化學活性，從而形成孤立的鋰島，無法與電極連接。這會導致容量損失，對于鋰金屬技術和快速充電鋰離子電池，這一問題尤為嚴重。
在此項研究中，研究人員證明，通過調(diào)動和恢復孤立的鋰，可以延長電池壽命。
展開 Leclanché推出新一代鋰離子電池模塊 用于電動卡車運輸
蓋世汽車訊 6月15日，世界領先儲能公司Leclanché SA推出新一代鋰離子電池模塊M3，用于能源密集型電動運輸應用，如船舶、商用車和鐵路，并同時在歐洲開設了一條專門用于大批量生產(chǎn)的全新生產(chǎn)線。
與該公司上一代模塊相比，該新模塊能量和功率密度更高，并與全系列Leclanché 電池兼容，包括LTO 34Ah、G/NMC 60Ah和G/NMC 65Ah。該模塊循環(huán)壽命極高，循環(huán)可高達20,000次（LTO）或高達8,000次（G/NMC），從而顯著降低總擁有成本，是商業(yè)應用的理想選擇。
（圖片來源：Leclanché）
這些模塊專為各種電流和電壓輸出設計，連續(xù)電流最高可達800A，并具有功能安全的BMS，可用于高達1,200V的電池系統(tǒng)電壓。此外，該模塊和生產(chǎn)線采用獨特設計，可在產(chǎn)品配置方面具有高度靈活性，同時保持生產(chǎn)效率和可追溯性。
每個M3模塊都采用功能安全的從電池管理系統(tǒng)單元，并與功能安全的主電池管理系統(tǒng)單元進行通信。BMS提供多項先進的節(jié)能和安全性能：可滿足ASILC和SIL 2要求；該從站會測量電池電壓和溫度，并運行診斷程序，例如明線檢測、反極性保護和自檢；雙核處理器提供冗余，而功能安全的操作系統(tǒng)會通過提供內(nèi)置內(nèi)存保護和任務管理來確保可靠性；電源管理集成電路提供穩(wěn)定的電源；運行期間功耗低，并在睡眠模式下進一步下降；溫度傳感器安裝在備用電池上，可快速準確響應單個電池的溫度變化，同時確保高度安全性和精確的溫度分布監(jiān)控，從而優(yōu)化模塊壽命。
M3模塊的設計完全符合電池模塊（選定配置）的相關運輸認證標準。
展開 研究考慮電動汽車電池生產(chǎn)的可持續(xù)性解決方案
導讀
：
研究人員進行了一次電動汽車電池生命周期的分析，其中考慮了電池材料和技術等多方面選擇，特別是當前經(jīng)濟因素是如何推動電池制造決策的。
康奈爾大學（Cornell University）研究人員調(diào)查了電動汽車能量儲存設備中生命周期的經(jīng)濟與環(huán)境權衡。
盡管許多人認為電動汽車（EVs）可以作為一項技術有助于解決環(huán)境危機問題，但目前在這些車輛中使用的電池是存在有毒化學物質(zhì)的，這些電池是有特殊的處理需求的，因此電池本身就存在可持續(xù)性問題。
電池的問題推動了康奈爾大學的一項研究，他們通過許多種方法來調(diào)查當電動汽車電池壽命結束時產(chǎn)生的廢物相關問題。
康奈爾大學能源系統(tǒng)工程教授Fengqi You領導的團隊利用先進電腦模擬調(diào)查電動汽車電池整個生命周期存在的環(huán)境和經(jīng)濟權衡，從生產(chǎn)到使用，再到如何最終回收和再利用。
You教授在新聞發(fā)布會中說：“所有廢舊電動汽車電池應該如何處理將是一個巨大的問題。”
You教授提到現(xiàn)在的電動汽車的鋰離子電池是為性能設計的，而不是為了回收或再次利用設計的。這種電池可以維持5到12年的生命周期，直到電池徹底失去為汽車提供動力所需的能量。You說：“現(xiàn)在很少有人討論改善電池設計以實現(xiàn)回收或再利用的環(huán)境因素。”
了解權衡
研究人員進行了一次電動汽車電池生命周期的分析，其中考慮了電池材料和技術等多方面選擇，特別是當前經(jīng)濟因素是如何推動電池制造決策的。
該研究的其中一個方向是通過鈷來試驗，在生產(chǎn)過程中鈷是一種很常見的電池材料。
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(fā)現(xiàn)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(wěn)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(shù)；（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 氫燃料電池汽車相比傳統(tǒng)鋰電池電動車，有哪些優(yōu)劣勢？
我覺得，氫燃料汽車（FCV）將會是汽車動力，甚至小型動力單元（發(fā)電機）的最終形態(tài)
為什么不是電池汽車？因為電池即便有一天解決了價格、壽命等問題
但是充電時間長、對電網(wǎng)沖擊太大是永遠解決不了的
一輛只能跑400公里的特斯拉，即便用最快的充電方式也要75分鐘才能充滿，這種極快的充電方式不僅對電池極其有害會縮短壽命，需要的電流更高達192A（前40分鐘用192A充滿80%，后35分鐘需要低電流涵養(yǎng)電池）
這種極為夸張的充電電流是不可能大規(guī)模普及的，因為一臺特斯拉極速充電模式的192A相當于家用40臺壁掛式空調(diào)！如果電動汽車大規(guī)模普及，不僅現(xiàn)有發(fā)電規(guī)模翻幾十倍都跟隨不上，更讓現(xiàn)有的電網(wǎng)規(guī)模瞬間崩潰，我們屋外所有的輸電線都要更換，這可能嗎？想想我們能在夏天同一時間開空調(diào)都為之奮斗了幾十年，比空調(diào)大幾十倍的電動車會怎樣？
或許，你說這是可能，但是！想想逢年過節(jié)的高速路排長隊加油的汽車，每次耗時5分鐘都滿滿的長隊，如果大家都用電動汽車會是什么樣的景象？
當然，有人會說，我們有電容呀，搞上電容峰谷分時用電就行了，但是純電汽車所依靠的能源還是存在轉(zhuǎn)化效率低、能耗損失大的問題。
從發(fā)電廠、到輸電線、變電器、到最后用戶，其實純電汽車效率真不高。
展開 Lyten推出下一代鋰硫電池 能量密度是傳統(tǒng)鋰離子電池的三倍
蓋世汽車訊 據(jù)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(chuàng)新針對電動汽車市場進行優(yōu)化，其設計旨在提供三倍于傳統(tǒng)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(tǒng)鋰離子電池和固態(tài)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(jù)美國國防部（DoD）測試協(xié)議，LytCell?原型設計已證明超過1400次循環(huán)。
該公司首席執(zhí)行官Dan Cook表示：“LytCell EV?電池的性能、續(xù)航里程和安全性都得到了改善。通過提供最環(huán)保的電池和符合《美墨加協(xié)議》（USMCA）的供應鏈，我們相信汽車制造商將更有信心實現(xiàn)電氣化藍圖。”
展開 國內(nèi)外動力鋰電池測試標準比較
歐洲經(jīng)濟委員會( ECE) R100. 2《關于就電動車輛特殊要求方面批準車輛的統(tǒng)一規(guī)定》是ECE針對電動車制定的具體要求，整體分為兩部分: 第一部分對整車在電機防護、可再充電儲能系統(tǒng)、功能安全和氫氣排放等4個方面進行了規(guī)范，第二部分為新增的對可再充電儲能系統(tǒng)的安全可靠性作出的具體要求。
二、國內(nèi)動力鋰離子電池標準
2001年，汽車標準化委員會頒布了我國第一個電動汽車的鋰離子電池測試指導性技術文件GB/Z 18333. 1: 2011《電動道路車輛用鋰離子蓄電池》。該標準制定時參考了IEC 61960-2∶2000《便攜式鋰電池和蓄電池組 第2部分: 鋰電池組》，用于便攜式設備的鋰離子電池及電池組，測試內(nèi)容包括性能和安全，但只適用于21.6V和14.4V的電 池。
2006年，工業(yè)和信息化部頒發(fā)了QC/T 743《電動汽車用鋰離子動力蓄電池》，被行業(yè)內(nèi)廣泛使用，并于2012年進行了修訂。GB/Z 18333. 1: 2001 和 QC/T 743: 2006 都是針對單體和模塊級別的標準，應用范圍較窄，且測試內(nèi)容已不適應快速發(fā)展的電動汽車行業(yè)的需求。
展開 
鋰電池思考：現(xiàn)今的電動汽車能快充嗎？
“遵循科學規(guī)律，不要盲目”、“先把安全可靠的技術發(fā)展起來”，在10月17日至18日 北京舉行的“中國宜春·2018全球鋰電產(chǎn)業(yè)鏈高峰論壇”上，來自學界業(yè)界的人士，紛紛就鋰電池發(fā)展安全性的問題，如是呼吁。
鋰離子電池（Li-ion Battery）由鋰電池（Lithium Battery）發(fā)展而來。鋰電池在人們的生活中由來已久，比如紐扣電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是金屬鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不再充電。鋰電池一般禁止充電，因為其充電放電過程中容易形成鋰枝晶，造成電池內(nèi)部短路。
1992年，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負極，以含鋰化合物作正極的電池，在充放電過程中，只有鋰離子，沒有金屬鋰存在，也就是現(xiàn)在的鋰離子電池。此后，日本索尼能源開發(fā)公司和加拿大Moli能源公司分別研制成功了新型的鋰離子蓄電池（以下簡稱“鋰電池”）。目前鋰電池已廣泛用于各類手持式電子產(chǎn)品和電動汽車上。
對于鋰電池來說，性能好壞表現(xiàn)在兩個指標上：一個是充放電倍率，代表了電池的充電速度；一個是能量密度，決定了一輛車能續(xù)航多少公里。然而，對這兩項指標的盲目追求，很大程度上犧牲的是安全系數(shù)。
“快速充電技術目前還沒有出路”
“這些著火的事件，至少有60%是在充電或充電剛剛結束的時候出的事，說明充電出了大問題。” 國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬表示。
鋰電池在充電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，正極負極不發(fā)生氧化反應。但是王子冬提出，現(xiàn)在充電的方法和使用過程充電都是用的氧化還原反應，不是鋰電池遵循自身規(guī)律應該有的充電方法。此前王子冬團隊的實驗結果顯示，使用現(xiàn)在的充電方法，大概能使電池壽命降低30%。因此在這樣的情況下，王子冬認為不應當考慮用大電流充電。
展開 通用將在美國為下一代電動汽車電池采購鋰
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，通用已經(jīng)同意向Controlled Thermal Resources公司投資數(shù)百萬美元，并與該公司達成合作，確保從加州獲得低成本鋰，鋰是通用Ultium電池的關鍵原料。
這項投資是通用汽車承諾到2025年投入350億美元用于電動汽車和自動駕駛汽車開發(fā)的一部分。該項目的第一階段目標是在2024年生產(chǎn)鋰。
電動版悍馬（圖片來源：GMC）
通用的Ultium電池將為其下一代電動汽車提供動力，將于今年秋天上市的GMC 悍馬電動皮卡將成為首款搭載Ultium電池的車型。Ultium電池是由鋰、鈷、鎳、石墨、銅、錳和鋁制成。當前，通用汽車使用的鋰來自亞洲和南美。
通用在一份聲明中表示，Controlled Thermal Resources將通過閉環(huán)、直接提取工藝生產(chǎn)鋰，與傳統(tǒng)的礦坑開采或蒸發(fā)池工藝相比，該公司的技術可以實現(xiàn)更低的二氧化碳排放量。
通用預計，與Controlled Thermal Resources的合作可以減少對環(huán)境的影響。該公司電動化負責人Tom Grewe對媒體表示，隨著通用推出更多基于Ultium電池的汽車，獲得本地的、高品質(zhì)的、合乎道德的供應商將變得至關重要。
通用負責全球產(chǎn)品開發(fā)、采購和供應鏈的執(zhí)行副總裁Doug Parks表示：“鋰對電池的生產(chǎn)至關重要，隨著消費者對電動車采用率的提高，未來鋰只會變得更加重要，我們也將加速邁向純電動時代。通過在美國本土獲得鋰供應，有助于幫助我們生產(chǎn)功能強大、價格合理、續(xù)航更高的電動汽車。
展開 研究發(fā)現(xiàn)抑制電池鋰鍍層新方法，實現(xiàn)電動汽車更快充電
電動汽車（EV）的大規(guī)模商業(yè)化被視為全球路線圖上促進低碳經(jīng)濟和盡量減少全球變暖的關鍵戰(zhàn)略。汽車鋰離子電池(LiB)的快速充電能力、續(xù)駛里程和安全性是影響電動汽車更廣泛市場采用的主要問題。由于工作電位低且平坦、循環(huán)穩(wěn)定性好、電解質(zhì)相容性好且成本低，石墨負極材料已廣泛用作汽車鋰電池的負極。然而，石墨陽極容易受到各種降解機制的影響，從而加劇電池老化，特別是在快速充電期間，限制能量和功率性能并損害電池安全。
石墨陽極表面的金屬鋰沉積（也稱為鍍鋰）是最有害的降解機制之一，它會阻止電動汽車以與內(nèi)燃機汽車加油相媲美的充電速度，特別是在高能量密度電極中由緩慢的質(zhì)量傳輸引起的極化占主導地位。電鍍消耗可逆鋰，減少陽極孔隙率和反應界面面積、枝晶形成和生長，這會導致內(nèi)部短路。因此，改進對與電極微結構相關的電鍍傾向的機械理解、充電狀態(tài)(SOC)和充電速度對于先進材料和快速充電協(xié)議的設計和優(yōu)化至關重要。由于跨多個長度尺度的復雜物理和化學過程，這在歷史上是具有挑戰(zhàn)性的。
由倫敦瑪麗女王大學的Xuekun Lu博士領導與來自英國和美國的國際研究團隊合作的一項新研究找到了一種防止電動汽車電池鍍鋰的方法，這一發(fā)現(xiàn)將徹底改變電動汽車電池的效率、安全性和壽命。該論文發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
石墨負極充電過程中的鋰濃度分布用顏色表示
Dr. Xuekun Lu解釋說，通過優(yōu)化石墨負極的微觀結構可以顯著減輕鍍鋰現(xiàn)象。石墨負極由隨機分布的微小顆粒組成，微調(diào)顆粒和電極形貌以獲得均勻的反應活性并降低局部鋰飽和度是抑制鋰沉積和提高電池性能的關鍵。
該研究表明，石墨顆粒的鋰化機制在不同條件下會有所不同，具體取決于其表面形態(tài)、尺寸、形狀和取向。
展開 采用電池冷卻方法的鋰離子電池熱管理策略：現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
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(xù)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(yè)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(chǎn)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(jié)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(tǒng)(TMS-Bs)冷卻方法及其在可行性、成本和壽命方面的優(yōu)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。總體而言，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(zhì)、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 