线上直播 | 锂离子电池开发挑战及应对策略

阿美特克集团携手旗下8大 品 牌，7位锂电行业专家，在阳春3月为大家带来锂离子电池专场线上直播，针对锂电行业痛点，提出解决方案。

主题：《锂离子电池开发挑战及应对策略》

第 一场：3月22日 - 锂离子电池关键材料成份、物理及电化学性能测试(14:00-16:00)

第二场：3月29日- 锂离子电池电芯包装阻隔性检测/电池包连接件/电池装配的质量控制(14:00-15:30)　

直播福利：随机抽取 20 名幸运观众，送《锂电池基础科学》或者《钠离子电池科学与技术》

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2022.12.6日下午14:00-15:00，电化学线上课堂：锂离子电池极速快充(XFC)开发的难点及对策开播！欢迎大家的观看！

本场直播有特定的回答问题环节哦，快点想想有什么需要在线和我们嘉宾在线讨论的吧！

2022.12.6日下午14:00-15:00，电化学线上课堂：锂离子电池极速快充(XFC)开发的难点及对策开播！欢迎大家的观看！

10月27日的CATO直播已圆满结束！由北京市药审中心外聘专家高青老师，精彩主讲的《药物发补问题应对策略》大获好评，感谢大家捧场关注！

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下期CATO直播间再会！

4月27日的CATO直播已圆满结束！东阳光药物研究院液相方法开发技术平台负责人——栾保磊老师，精彩主讲的《系统性液相方法开发策略和案例分析》让大家收获满满，感谢大家捧场关注！

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近来，尽管动力电池快充技术在快速发展，但充电时间，效率和寿命焦虑依然是全 球范围内使用电动车的主要焦虑。锂离子电池以高能量密度和长寿命成为电动车的主要能源。当前，有几种方式来控制快充条件下的电池健康状态。本文提出了充电协议的清晰分类，将快充协议分为功率管理协议，依赖于对电流，电压和电池温度控制的热管理协议，以及依赖于锂离子电池材料物理修饰和化学结构的材料层面的充电协议。并分析了每种快充协议的要求，优势和劣势。

Fig 1 电动汽车(EV)研究路线图

锂离子电池不同层级对快充的影响

材料-电极-电池层级对快充的影响

锂离子电池快充协议

快充协议的目的是降低充电时间，优化效率和循环寿命，降低充电损失。消除大倍率充电和深度放电所导致的活性物质损失，电极表面的SEI膜重整，内部温度变化和减小容量损失。

Fig 2 锂离子电池主要快充充电协议类型

Fig 3主要快充协议的优势及劣势

 恒电流恒电位充电协议

CC-CV 作为传统的充电协议，其示意图如Fig 4 所示，即恒电流充到指定电位后，在截止电压下持续恒压充电至电流降低为0.1C 或0.01 C。CC-CV的主要问题是充电时间较长，且CV恒压过程会导致电池内部发生化学反应。

Fig 4 恒电流-恒电位充电(CC-CV)示意图

多步恒电流(MCC) 充电协议种类

Fig 5 多步恒电流(MCC) 充电协议种类

(a) 充电电流多步变换

(b) 混合技术(HT) 

(c) 条件随机变化技术 (CRT)

(d) 多步恒电流超快充技术 (ML MCC-CV)

MCC充电协议是通过多步的变换的恒电流进行充电，作为目前最 具潜力的超快充技术，有利于缩短充电时间，同时降低电池的衰减和能量损失，并提高效率，降低产生的热，避免析锂和过充等，但是，MCC充电协议需要对电池内部的电路进行全面准确评估后才能有效进行开发。因此，MCC的开发需要直流和交流阻抗技术组合使用。

热管理协议

Fig 6 热管理协议

恒温-恒压充电协议示意图

热管理充电协议依赖于对环境温度和电池温度的控制，温度作为影响电池老化非常重要的因素, 一种新的快充协议基于恒温很恒压(CT-CV) 如Fig 所示。CTCV基于施加2C电流，然后电流指数衰减至1C ,当电压到达4.2V时，电流开始衰减至0.1C。为了维持温度恒定，采用PID进行温度控制。

脉冲电流充电协议(PCC)

Fig 7 脉冲充电电流示意图

Fig 8 脉冲电流充电协议

(a) 标准协议-固定占空比

(b) 标准协议-变化占空比

(c) 标准协议-衰减电流

(d) 标准协议高-低电流变化

(e) 不同的电压脉冲

PCC 协议依赖于控制负载的循环，频率和充电脉冲的幅值等，PCC有利于缩短充电时间，低温条件下加热电池，抑 制锂析出，增加功率转换，有利于消除浓差极化。缺点是控制器要求极其复杂，难度很高。

结论

经过以上分析，功率控制协议，由于充电时间短，发热量低，效率高，避免锂析出等优势，成为目前锂离子电池快充最 具潜力的方法之一，由于其波形的复杂性，对于温度的监测，析锂的有效评价等以及锂离子电池内部等效电路的全面分析，对于所使用的开发设备提出巨大挑战。多步电流法及脉冲电流快充协议，测试设备需要具备以下能力。

参考文献

1. A Review of Various Fast Charging Power and Thermal Protocols for Electric Vehicles Represented by Lithium-Ion Battery Systems,

Future Transp. 2022, 2, 281–299.https://doi.org/10.3390/

futuretransp2010015

2. Detection of Lithium Plating in Li-Ion Cell Anodes Using Realistic Automotive Fast-Charge Profiles, Batteries 2021, 7, 46

3. Fast Charging of Lithium-Ion Batteries: A Review of Materials Aspects, Adv. Energy Mater.2021, 11, 2101126, DOI: 10.1002/aenm.202101126

何为ROHS 2.0？

RoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准，它的全称是《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》。该标准已于2006年7月1日开始正式实施，主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准，使之更加有利于人体健康及环境保护。

欧盟于2003年1月27日正式公布了2002/95/EC指令，即《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》（简称RoHS指令），该指令从2006年7月1日生效。2011年7月21日，RoHS2.0即RoHS指令修订版（2011/65/EU）取代了旧版RoHS指令（2002/95/EC），欧盟各成员国必须于2013年1月2日前将RoHS2.0更新到当地法律。

RoHS2.0管控项目

2015年6月4日，欧盟委员会在公报上发布 ( EU ) 2015/863指令，将邻苯二甲酸二 ( 2-乙基已 ) 酯 ( DEHP ) 、邻苯二甲酸二丁酯 ( DBP ) 、邻苯二甲酸丁苄酯 ( BBP ) 和邻苯二甲酸二异丁酯 ( DIBP ) 列入RoHS2.0附件II受限物质清单中。至此，RoHS 2.0 的限制列表中已达到10种物质。

RoHS2.0中的限制以及各个物质的限量：铅 ( Pb )  0.1%；汞 ( Hg )  0.1%；镉 ( Cd )  0.01%；六价铬 ( CrVI )  0.1%；多溴联苯 ( PBB )  0.1%；多溴联苯醚 ( PBDE )  0.1%；邻苯二甲酸二 ( 2-乙基已基 ) 酯 ( DEHP )  0.1%；邻苯二甲酸甲苯基丁酯 ( BBP )  0.1%；邻苯二甲酸二丁基酯 ( DBP )  0.1%；邻苯二甲酸二异J酯 ( DIBP )  0.1%。

润扬仪器—RoHS 2.0实验室解决方案

1. 筛查检测

能量色散X射线荧光光谱仪（XRF）

塑胶中有害元素含量，PVC塑胶材料中有害元素含量，PE材料中有害元素含量，无铅焊锡材料中Pb含量，黄铜材料中Cr、 Pb、 Cd含量，铝合金材料中的Pb、 Cd含量，锌合金材料中Pb、 Cd、 Hg、 Cr含量；

热裂解-气相色谱仪（RY-100C+GC2030）塑化剂。

2. 检测

电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）电子电气材料中的有害元素含量；

电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）电子电器产品中Pb、Hg、 Cd含量，荧光灯中的Hg含量；

冷原子吸收光谱法（AA）荧光灯中的Hg含量；

氢化物发生-原子吸收光谱法（AA）荧光灯中的Hg含量；

紫外可见分光光度计（UV）比色法测定电子电器产品中六价铬含量；

热裂解-气相色谱仪（GC-2030）增塑剂、 阻燃剂。

直播时间：12月18日  上午9:30

期待您的到来！

氮气发生器是比较热门的一种气体发生设备，广泛应用于航空航天、核电核能、食品医药、石油化工、电子工业、材料工业、国防和科学实验等领域。

作为一种常见的仪器设备，出现故障是在所难免的，如何在正常操作中自己排除检查应对出现的问题至关重要，那么氮气发生器有哪些可能出现的故障呢，下面为您一一道来。

（1）在氮气发生器氮气压力达不到设定值时，我们应该首先观察流量表，若流量显示比平时偏大，那基本上就可以断定整个体系存在漏气的问题。

应对办法：首先关闭氮气发生器的电源，卸下气路，氮气出口需要用密封螺帽封紧，然后打开氮气发生器电源，看压力能否达到设定值，并看流量显示能否达到“000”，如果流量显示能回零，说明氮气发生器本身不存在漏气，之后就请检查气体输出口以后的管路，及用气设备是否漏气。若流量显示不能回零，则氮气发生器存在漏气点，请用皂液检查干燥管是否存在漏气现象。

（2）氮气发生器运行中出现响声

应对办法：用扳手对电磁阀上螺母适当调整松紧度，不要太紧；若不行需拆开电磁阀对内部进行清洗(响主要是因电磁阀内脏有杂质)，若清洗完还不行，须更换新的。

（3）氮气发生器开机时即有气体输出

应对办法：刚开机压力上升时，需要按下延时开关。然后在输出压力从输出端放出10分钟后继续使用。

（4）开机无法工作，显示板无显示

应对办法：首先检查电源是否有点，插头等是否插好，然后再检查保险是否完好，仪器显示板排线插件是否插好。

（5）输出的氮气不纯

应对办法：检查电解液浓度是否过低，氮气发生器空气压力与空气源压力差是否过小。

关于常见的氮气发生器问题介绍到这里，希望对您有点帮助。