鋰電池裝備的案例
新能源汽車電池科普！磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池有何區別？
但一直以來，新能源汽車的電池都是梗在準車主心里的一根刺，長續航、高安全性的電池難尋。目前，新能源汽車主要采用的電池有兩種：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，那么，這兩種電池有什么區別呢？用哪種電池才是最好的選擇呢？
能量密度對比
首先來看能量密度，這是一項影響新能源汽車續航表現的指數，而續航正是諸多用戶最關注的新能源車型參數之一。在這方面，磷酸鐵鋰電池電芯能量密度大概只有 140Wh/kg 左右，而三元鋰電池電芯能量密度能夠達到 240Wh/kg。也就是說，相同重量的電池，三元鋰電池的能量密度是磷酸鐵鋰電池的 1.7 倍，三元鋰電池能夠為新能源汽車帶來更長的續航。
安全性PK
新能源汽車有一點讓車主談之色變，那就是自燃，每年都有不少新能源汽車自燃的事故，而很多時候，這也與電池的穩定性有關。從這方面來說，磷酸鐵鋰電池是目前熱穩定性最好的動力電池，在安全性上相較于三元鋰電池有著絕對的優勢。磷酸鐵鋰電池的電熱峰值高達 350℃，電池內部的化學成分需要達到 500~600℃才會開始分解；而三元鋰電池的熱穩定性表現就很一般了，它在 300℃左右就會開始分解。
也就是說，如果你想要選擇一款新能源車型座駕，比較看重續航表現，那么搭載三元鋰電池的車型具有優勢，如果你更看重安全性能，搭載磷酸鐵鋰電池的車型穩定性更高。當然，這并不意味著三元鋰電池就一定會出事故，它只是相對來說，穩定性較低，絕大部分情況下，其都不會出問題。
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。”
展開 索爾維向鋰金屬電池公司Sepion投資 實現鋰金屬電池商業化
蓋世汽車訊 據外媒報道，索爾維風險投資基金索爾維風投（Solvay Ventures）對電池初創公司Sepion進行投資。Sepion總部位于加利福尼亞，專門為采用鋰金屬陽極和液體電解質的電池提供先進隔膜。該公司在此輪投資中共獲得1600萬美元，由Fine Structure Ventures領投，其他氣候技術投資者參投。Sepion將使用此筆資金加速實現鋰金屬電池的商業化，以用于遠程和低成本電動汽車。
（圖片來源：索爾維）
鋰金屬電池的能量密度很高，因此廣受電動汽車市場的歡迎。但由于枝晶生長，該電池很快就會失效，從而無法具有較長的生命周期?；趧撔碌木酆衔锔裟ぃ琒epion的技術可以阻止枝晶生長。
Sepion將當前鋰離子制造基礎和液體電解質優勢相結合，其技術可以更好地被采用。作為鋰離子電解質添加劑方面的領導者，索爾維可對Sepion核心技術實現專業知識的互補，索爾維增長計劃總裁Mike Finelli表示：“這正是我們電池平臺的使命，通過向Sepion投資，我們將加速實現更安全、更高性能和更可持續的電池?！?早前，Sepion開發出一種納米多孔聚合物膜，可提高鋰金屬負極的性能，有望使EV續航里程增加40%，成本降低20%，并提高安全性。
Sepion的當前產品是由膜和鋰金屬陽極組成的鋰電極子組件（LESA），旨在與現有鋰離子制造基礎設施集成，從而降低市場采用障礙。
上述集成可通過混合鋰金屬電池設計實現，其中由Sepion隔膜保護的固體鋰金屬陽極與傳統金屬氧化物陰極和液體電解質配對。
展開 鋰電池CCC認證流程 鋰電池CCC認證申請
CCC認證是一種法定的強制性安全認證，也是國際上廣泛采用的保護消費者權益、維護消費者人身財產安全的基本做法，所以所有鋰電池必須做CCC認證!
GB31241：2014《便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組安全要求》于2015年8月1日正式實施，原本一直猜測，用于便攜式設備的鋰離子電池，于2015年8月1日會納入中國CCC認證的范疇，且執行史上最嚴酷的最新標準GB31241：2014，當時沒有被納入CCC認證范圍，而只需要根據需求申請自愿性CQC認證。但現在有消息，2018年此類鋰離子電池將會納入CCC認證的范疇，即必須獲得CCC認證，才能在國內銷售使用！
展開 
COMSOL鋰電池技術仿真與應用(九)鋰電池電-熱-力-相全耦合模型搭建與應用
紐曼模型框架
紐曼模型（Newman model）是用于描述鋰離子電池內部電化學和傳輸過程的一種數學模型。該模型以電池的正負極為基礎，通過一組偏微分方程來描述電池內部的電流、電壓和鋰離子濃度分布等關鍵參數。這個模型的主要目標是理解電池的性能和響應，以優化電池設計和管理。
以下是紐曼模型中的主要元素和方程：
電極反應：模型考慮了正負極的電化學反應。在正極，鋰離子從電解質中遷移到正極材料，發生氧化反應。在負極，鋰離子從正極材料脫嵌并進入負極材料，發生還原反應。
擴散：模型考慮了鋰離子在電解質中的擴散過程，其中Fick's第一定律用于描述鋰離子濃度梯度對擴散速度的影響。這包括正極和負極內的擴散。
電解質導電性：模型考慮了電解質的離子導電性，其中Ohm's Law用于描述電流與電場強度之間的關系。這部分描述了電池中的電流分布。
極化：模型還包括了由于電池材料的不完美和非均勻性而導致的極化效應。這些效應包括極化電阻、濃差極化等，會影響電池的性能和響應。
紐曼模型的具體數學方程因電池類型和設計而異，通常需要進行一些假設和簡化來使問題變得可行。紐曼模型中將復雜的電化學行為分為兩個相，液態電解質相和固態電極相，共由五個微分方程組成。這五個微分方程的作用示意圖如下。
展開 鋰電池的圣杯：崔屹課題組揭示金屬鋰在二次電池中的循環機理
剝離過程中鋰的極化行為
本文的機理分析清晰地指出了鋰負極進一步優化的若干可能策略，包括最小化界面空隙，提高SEI層的離子導電性，改善鋰負極的制造工藝以減少非均一性等。
點評
馬里蘭大學莫一非教授向知社介紹：
實現可循環的鋰金屬電極一直被認為是鋰電池的圣杯，也是實現下一代高能量密度充電電池的關鍵。如何有效的沉積鋰金屬而不導致鋰枝晶的生長是一個十分重要而又懸而未決的問題。盡管文獻中報道了許多的實驗嘗試，但鋰金屬沉積和剝離的機理仍不清楚。
崔屹老師這組工作系統表征了不同的電解液以及各個因素對鋰金屬沉積和剝離的影響。Shi（2017）發現在不同條件下沉積的鋰金屬有著顯著不同的晶向和織構，會對沉積的鋰金屬形貌以及電化學性能有很大影響。這個發現揭示了鋰金屬的原子結構與形貌性能之間存在的關聯，對進一步理解鋰金屬沉積的機理以及最終實現可控的鋰金屬沉積有重要的意義。而Shi（2018）進一步揭示了鋰金屬通過固態電解質膜（SEI）的剝離機制，指出了SEI膜的結構與性質對于鋰金屬剝離的重要影響。這個發現對通過優化SEI來提高鋰金屬電極性能有重要的啟示。
這兩篇文章對于理解鋰金屬沉積和剝離的機理和進一步的鋰金屬電極研究有十分積極的意義和啟發。尤其值得借鑒學習的是在電化學測試的基礎上結合系統仔細的表征工作來提升對機制的理解。這組工作也為進一步通過理論計算揭示鋰金屬沉積剝離的原子級尺度機制提供了重要的實驗參考。
來源：知社學術圈
展開 中科院青島能源所崔光磊研究員課題組Angew：巧用502膠水“粘合”破損鋰電池--高性能鋰硫電池用防泄漏電解液的開發
生活中常用的502膠水也能修補鋰電池嗎？
當今社會，可充電鋰電池已廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動汽車等領域，與人們的日常生活密不可分。其中，鋰硫電池因其潛在的高能量密度（> 500 Wh kg–1）被認為下一代最具潛力的儲能技術之一。然而，鋰硫電池普遍使用易燃、易揮發的醚類物質作為電解液，一旦電池在封裝、運輸或使用過程中受損導致電解液泄露，將帶來巨大的安全隱患。
圖1 鋰硫軟包電池防泄漏機制示意圖
為消除此安全隱患，中國科學院青島生物能源與過程研究所崔光磊研究員課題組以生活中常用的502膠水的主要成分——氰基丙烯酸乙酯（PECA）為出發點，利用強親核性的硫化物快離子導體（Li6PS5Cl）進攻PECA獲得原位聚合大陰離子來調控醚類電解液的化學組成，組成的電解質具備三個突出特性：
（1）PECA的強極性基團可使電解液與軟包電池內包裝之間產生強的相互作用，通過氫鍵將電解液錨定在聚合物骨架上；
（2）電池受損后，空氣中的水分可催化聚合物進一步聚合為更大分子“粘合”傷口；
（3）PECA的強極性基團與多硫化物相互作用，抑制了多硫化物的穿梭效應；
（4）聚合物大陰離子與普通PECA相比，具備更好的鋰離子導電能力，確保電解液具有1.11 mS cm–1的高離子電導率。
四者相輔相成，實現了鋰硫電池防泄漏、高性能的目標。
展開 鋰電池極片設計基礎、常見缺陷和對電池性能的影響
來源：鋰電前沿
一、極片設計基礎篇
鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，均勻的涂敷在金屬集流體上。鋰離子電池極片涂層可看成一種復合材料，主要由三部分組成：
(1)活性物質顆粒；
(2)導電劑和黏結劑相互混合的組成相(碳膠相)；
(3)孔隙，填滿電解液。
各相的體積關系表示為：
孔隙率 + 活物質體積分數 + 碳膠相體積分數=1
鋰電池極片的設計是非常重要的，現針對鋰電池極片設計基礎知識進行簡單介紹。
(1)電極材料的理論容量
電極材料理論容量，即假定材料中鋰離子全部參與電化學反應所能夠提供的容量，其值通過下式計算：
例如，LiFePO4摩爾質量157.756 g/mol，其理論容量為：
這計算值只是理論的克容量，為保證材料結構可逆，實際鋰離子脫嵌系數小于1，實際的材料的克容量為：
材料實際克容量=鋰離子脫嵌系數 × 理論容量
(2)電池設計容量與極片面密度
電池設計容量可以通過下式計算：
電池設計容量=涂層面密度×活物質比例×活物質克容量×極片涂層面積
其中，涂層的面密度是一個關鍵的設計參數，壓實密度不變時，涂層面密度增加意味著極片厚度增加，電子傳輸距離增大，電子電阻增加，但是增加程度有限。厚極片中，鋰離子在電解液中的遷移阻抗增加是影響倍率特性的主要原因，考慮到孔隙率和孔隙的曲折連同，離子在孔隙內的遷移距離比極片厚度多出很多倍。
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 ANSYS鋰電池及燃料電池研討會 | 上海
7月24日，ANSYS中國官方將在上海舉辦「ANSYS鋰電池及燃料電池研討會」，此次研討會特別邀請到了負責這個解決方案的ANSYS首席研發專家李少平博士和李革農博士，為大家分享ANSYS FLUENT在鋰離子電池、燃料電池以及通用電化學方向的仿真技術應用和前沿發展，主要涵蓋MSMD模塊、MSMD高級功能、鋰離子電池熱失控、質子交換膜燃料電池PEMFC、固體氧化物燃料電池SOFC、腐蝕、電鍍、通量電池及鋰離子電極建模等。
此外，ANSYS中國的流體高級工程師井文明將會就鋰離子電池仿真中的熱失控及LTI ROM進行現場演示，期待您的參與！
是不是干貨滿滿呢？聯系技術鄰微信客服 jishulink888 還可享6折優惠，數量稀缺，先到先得！
ANSYS鋰電池及燃料電池研討會
2019年7月23日 (周二)
眾所周知，中國已將新能源汽車作為七大戰略性產業之一。近年來新能源汽車市場蓬勃發展，呈現爆發式的增長，動力電池技術作為其核心和瓶頸一直是研究的重中之重。中國車企以純電動和插電混合動力汽車為主，兼顧燃料電池汽車路線。因此，鋰離子電池和燃料電池在未來相當長時間將是動力電池主要發展方向。
ANSYS擁有目前市場上關于鋰電池和燃料電池最完善也是最被廣泛采用的解決方案。
時間地點
會議時間：7月23日（周二）
會議地點：上海浦東錦江湯臣酒店
報名方式：付費報名，500/人或輸入邀請碼報名參與
報名鏈接：http://t.cn/AipaRV75
技術鄰粉絲專享：客服手上目前有為數不多的幾個6折優惠碼，報名享優惠，先到先得！
展開 用以實現鋰氧電池穩定的鋰金屬循環
除了鋰離子，非水基鋰氧(Li2O2)電池通常包括Li-金屬陽極、容納Li2O2生長的多孔陰極框架和作為活性材料的外部氣態O2供應系統，由于該電池具有非常高的比能量(3500 Wh/kg的理論值和500-1000 Wh/kg的實際值)而受到特別關注。鋰金屬電極的高效利用對于最大化鋰-氧(Li-O2)電池的比能量至關重要。然而，許多支持鋰-氧陰極過程的傳統電解質(如DMSO、DMSO)與鋰金屬不相容。
來自英國利物浦大學等單位的研究人員探索了一系列基于溶劑、鹽和離子液體的三元溶液，以了解如何通過定制配方來提高鋰金屬電極上DMSO的穩定性和性能。相關論文發表在Advanced Functional Materials。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202010627
該研究的優化配方有助于穩定的鋰電鍍/剝離性能，庫侖效率> 94%，并且能夠提高鋰-氧全電池的性能。鋰表面的表征揭示了在優化的配方中樹枝狀沉積和腐蝕的抑制以及界面處分解反應的調節機理。這些觀察結果與光譜表征和局部溶劑化的模擬相關，這表明DMSO-鋰陽離子相互作用的持續重要性。其中，穩定性仍然依賴于溶液中的摩爾比，并且4
∶
1的溶劑-鹽比對于這些三元配方是至關重要的。
圖1|i)鋰|電解質|鋰電池的恒電流循環。
展開 
交錯組裝碳納米管制備超高比容量鋰金屬負極用于鋰氧電池
【研究背景】
隨著現代電子設備、電網存儲和電動汽車的快速發展，對高能量密度電池的需求變得比過去任何時候都更加緊迫。鋰-氧電池具有超高的理論能量密度，而被認為是下一代電力系統的主力軍，但目前仍無法在保持高能量存儲能力的同時保證鋰負極的安全性和循環效率。目前為解決這些問題，一方面是嘗試在鋰金屬表面制備保護膜以提高鋰/電解質界面的穩定性；另一方面則是探索合金鋰負極如鋰化硅和鋰/石墨烯復合物來代替金屬鋰。然而，這兩種方法都需要引入電化學惰性或低容量的第二組分，大大降低活性鋰的負荷量和利用率，導致了低比容量，這與研究高能量密度的Li-O2電池的初衷背道而馳。因此，急需研究可以保持高比容量的同時提高安全性和循環效率的電池系統。
【成果簡介】
近日，復旦大學彭慧勝教授團隊為克服這一挑戰，將取向碳納米管交叉堆疊成多孔網絡，用于形成超高容量的鋰負極。該新型負極具有高達3656 mAh/g的可逆比容量，接近純鋰的理論容量3861 mAh/g。當該負極用于鋰氧全電池時，由于無枝晶產生和穩定的固體電解質界面，循環穩定性顯著提高。這項工作通過設計一維導電納米材料的交叉堆疊和對齊結構，推進了高性能鋰-氧電池向實際應用的發展。該成果近日以題為“Stabilizing lithium into cross-stacked nanotube sheets with ultra-high specific capacity for lithium oxygen battery”發表在知名期刊Angew. Chem. Int. Ed上。
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。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、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 中山大學《ESM》：抑制鋰枝晶，一種用于快充鋰金屬電池的人工SEI膜
，然而，鋰枝晶生長引起的嚴重安全問題一直困擾著鋰金屬電池的實際應用。
氫燃料電池能與鋰電池一決高下嗎
氫燃料PK鋰電池，一場新興車企與老牌車廠的拉力賽
發展至今，市場上僅存的兩種電動車品類形勢十分明顯，除了部分德、美系車企處于觀望狀態，以豐田為首的眾多德日系老牌車廠投入氫燃料電池，而以特斯拉為首的新興車企則大面積站隊鋰電池。
從技術層面上看，鋰電池和氫燃料電池勢均力敵，各有優劣。
公開資料顯示，鋰電池造價成本低，商用化則更加成熟，這讓它自然成為電動車廠的首選。然而它的能量密度低、易燃、反應產物有毒、充電慢等特征也是潛在的“隱患”，尤其在量產之后，各類問題也被自然放大。
而氫燃料電池可以直接加氫，補給時間短，續航能力也能夠輕松達到500km以上，且排出物僅是水，完全無污染。這一優勢輕松力壓鋰電池，也更符合環保的理念，但氫燃料使用過程中不可或缺的反應催化劑——鉑稀有貴金屬成本極高，且氫燃料充電站造價為特斯拉超級充電站的五、六倍，其高昂的成本成為氫燃料成為商用之路的攔路虎，事實上，也沒有人愿意為環保買下這筆天價單。
相較于鋰電池，氫燃料電池技術確實過于新穎，馬斯克也一度強懟氫燃料電池。但豐田堅持認為新能源最終的贏家一定是燃料電池，因為新能源產業的正確發展歷程應當是：混動－插電式混動－電動－燃料電池。
混動技術是氫燃料電池得以發展的基礎，在混動技術上，豐田等日系車企確實已經打下了堅實的基礎。數據顯示，豐田混動車銷量已經突破1000萬輛，即便在普及度不高的中國市場，豐田的雙擎車型銷量也占其在華總銷量的10％；而在歐美市場，賣得好的雷克薩斯大多也都是混動車。
有成熟的混動技術作為基石，豐田等日系車廠的氫燃料研究看來也并非空穴來風。根據日本國內的戰略目標，氫燃料電池電動車的續航里程將延長至目前的1．5倍，達到1000公里，到2040年氫燃料的保有量將有目前的2000輛增加到300萬至600萬輛，同時車載電池的單位輸出功率將增至當下的3倍。
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