锂离子电池技术 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-10 17:05:48锂离子电池技术: 锂离子电池技术是一种基于锂离子在正负极之间移动来储存和释放能量的电池技术。它具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应及自放电小等优点。该技术广泛应用于便携式电子设备、电动汽车及储能系统等领域。锂离子电池通过锂离子的嵌入和脱嵌过程实现充放电，其性能受材料、结构及管理系统等多重因素影响。近年来，随着材料科学的进步，锂离子电池的能量密度和安全性不断提升，成为新能源领域的重要支柱。

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强文推荐&有奖互动 | 通过流变学推进锂离子电池技术的发展（二）

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2022-12-12
贴息贷款促科研，更新换代正当时！

随着贴息贷款项目的逐步释放，越来越多的制造业、高校都有更新、增加测试能力的需求。那今天，我们就来看下哪些是当下最热门的的研发热点吧。

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2022-10-29
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锂离子电池技术问答

2022-12-12 12:15:42强文推荐&有奖互动 | 通过流变学推进锂离子电池技术的发展（二）: 引言全固态电池是一种新的电池体系，采用固态电极和固体电解质取代传统的液体或聚合物凝胶电极和电解质。范德比尔特大学机械工程、材料科学以及化学和生物分子工程系的研究人员研究了全固态电池 (ASSBs) 中复合电极的油墨配方。全固态电池中的电极涂层复合电极的量产依赖于集合电极固体材料、粘结料和溶剂的油墨的生产。油墨工程包括优化油墨的流变性、聚集行为和稳定性，以实现所需的涂层工艺，从而提高ASSB中复合电极的性能。由Shen、Dixit、Zaman、Hortance、Rogers和Hatzell组成的范德比尔特团队使用TA仪器的Discovery混合流变仪来评估溶剂和粘结料的不同组合。他们发现，松油醇溶剂和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)粘合剂（电池行业不太常见的组合）可以提高固-固界面润湿性和粘附性，同时改善动态表面张力和流变性能，从而改善电极和容量性能。流变学测量帮助他们确定这种理想的组合。流变学对于设计油墨制造过程和确定可行的工艺条件至关重要。来自蒙特利尔大学化学系的研究人员 Khakani、Verdier、Lepage、Rochefort、Prébé、Aymé-Perrot和Dollé、Hutchinson和Total SA采用一种不同的方法，设计一种无溶剂工艺来简化复合锂离子电池电极的制造，这种工艺更具环境可持续性和成本效益。他们的干法工艺使用聚合物加工助剂 (PPA),避免了基于溶剂的湿电极加工的传统问题。他们的干涂层需要具有足够黏度的均一混合物来均匀地涂覆电极。TA仪器的Discover混合流变仪(DHR)帮助研究人员优化他们的混合物，并确定应用该混合物所需的剪切力范围。他们得到的混合物具有理想的黏弹性，并在全电池测试中被证明是成功的，为更环保和低成本的电池制造铺平了道路。固体聚合物电解质尽管大多数商用电池使用液态有机电解质，但这些有机溶剂易燃，并不适用于所有应用。目前有研究人为固体聚合物电解质(SPEs)是一种更安全的替代品，其可燃性降低，机械性能提高，有助于抑制枝晶的形成。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Brian Jing和Christopher Evans从具有动态共价交联的聚合物网络中开发了SPE，提高了电解质的安全性和性能，兼具可持续和可回收性。他们开发了聚环氧乙烷（PEO）网络，并研究了 LiTFSI 盐对其转变温度的影响。成功设计电池材料的其中一个关键点是了解材料在不同温度下的行为。这对基于PE的材料更为重要，因为其模量在加热过程中会大幅下降。Jing和Evans使用TA仪器的Discovery混合流变仪来确定他们基PEO的SPE 的模量随温度的变化。他们观察到，虽然材料在更高的温度下变得更软、更易流动，但所产生的材料的剪切模量却大于1MPa。这是一项重要成就，因为这些材料的高模量可能有助于在电池最终使用温度较高的情况下抑制枝晶形成，同时网络结构的化学属性保证了高导电性。使用硼酸酯形成动态共价交联也可以在 30 分钟内将电解质溶解在纯水中并回收原料单体。这些电解质在机械损伤后还表现出自修复性，同时保持95%以上的导电和机械性能，这进一步巩固了该行业为实现更好的电池可持续性而在可回收和可再加工材料方向发展所做出的努力。流变学持续推动电池创新正如这些研究实例所表明的，对锂离子电池的高需求正在全球范围内挑战制造业的极限，使得在材料开发阶段思考工艺优化变得更加重要。随着创新以惊人的速度发展，世界各地的实验室都在努力开发性能和安全性适当平衡的电池。这些例子说明了流变学是科学家设计和高效生产更安全、性能更好的电池的关键技术。他们研究背后的驱动因素–更快的生产过程、更高的安全性、卓越的终端使用性。我们不断改进电池生产和产品时，电池科学家可以自信地学习他人的突破，并采用他们的技术。有奖问答关于TA仪器在锂电池流变方面的应用您了解多少？下面就来参与我们的有奖问答环节吧！TA仪器-锂电池系列知识问答（二）2022年12月9日-12月13日期间请先关注TA仪器公众号后扫描下方二维码参加答题试题答案和最终排名将在考试结束后公布1~10名将获得TA多功能数据线一枚

2023-06-05 13:00:08第四届电池技术研讨会在东莞顺利召开！: 2023年5月27日，由材料人主办，Waters TA仪器协办的第四届电池技术研讨会在东莞松山湖顺利举办。会议共计组织了11个报告分享，其中沃特世李欣蔚经理主讲了《色谱质谱技术在动力电池机理研究、产品开发和质控中的应用》； TA仪器流变学专家李润明博为大家带来了《锂电池用胶的流变表征》的精彩讲解。现场展台粉丝互动氛围也非常热烈，对我司在锂电池材料特性分析领域的最新解决方案产生了浓厚的兴趣。除了线下参会人员，线上报名更是超过500人，其中约70%来自高校和科研源所，30%来自新材料企业及投资机构。直播观看人数累计超过1500人，最高瞬时在线人数达到400人。会议取得圆满成功！

2023-05-12 17:14:47皓天参加第十五届深圳国际电池技术展览会: 2023年5月12日星期五雨天CIBF2023第十五届深圳国际电池技术交流会/博览会我们东莞皓天将在12号馆展位号：12B1023邀您一起共享展会新商机和好品质的环境试验箱哦参会时间：2023-5-16至18日地址：深圳国际会展中·心（宝安去福海街道展城路1号）我们一起不见不散！

2022-12-19 14:26:52【课程邀请】《锂离子电池负极材料粒度分布快速检测技巧》: 沈兴志珠海欧美克仪器有限公司产品经理，主要负责粒度检测技术产品的应用和技术支持工作。对于粒度粒形表征基础理论、测量原理和应用技术积累了丰富、深入的实战经验，能够从粉体质量和行业要求等多个维度来分析颗粒检测与表征，为客户提供科学、独到的解决方案。课程内容1、人造石墨负极材料粒度分布测试演示及操作要求解说2、天然石墨负极材料粒度分布测试及操作要求解说3、硅碳负极材料粒度分布测试及操作要求解说4、提问与答疑课程时间2022年12月20日 15：00听课方式手机扫描二维码在线听课

2022-11-29 10:28:11锂离子电池负极析锂监测-面向实用化快充策略: 绝大多数客户在考虑电动车时，都会有“里程焦虑”，主要担心的是行驶里程和充电时间。一个优化的快充策略，有助于缩短充电时间，同时确保不降低电池性能和循环寿命为前提。锂离子电池负极材料的析锂现象，被认为是电池性能衰减的主要因素。多步恒电流充电法(MCC)本研究开发了两种策略，采用三电极测试和充电过程中的内阻演化。通过初步分析，有望开发出新的多步恒电流充电方法(MCC)，对比测试了四种充电方法。结果显示新的充电策略，同步改善了充电时间和循环寿命，显示该方法在抑制锂析出的高可靠性。Fig 1. (a) 恒电流-恒电压充电曲线(CC-CV);(b) 多步恒电流充电曲线 (MCC);(c) 恒电流-负向脉冲充电曲线(CCNP);(d) 脉冲电流充电曲线(PCC);(e) 强充电曲线(BCC);(f) 连续可变电流充电曲线(VCP)以上方法的目标是优化容量保持率并缩短充电时间。在不同的充电方法中，CC-CV(Fig 1 a) 是使用最广泛的一种，因为简单易用。Fig 1b的多阶恒电流法(MCC)是第一个被应用于快充的方式，该方法由两个或者多个恒电流(CC)组成，当电压到达明确定义的电压值时充电截止。Fig 1c显示的恒电流-恒电压-负向脉冲放电策略(CC-CVNP)，将单个恒电流分成若干个特定步骤，穿插一些负向脉冲电流，有利于降低电极内部的浓度梯度。Fig 1d 脉冲放电方式由一系列恒电流充电步骤组成，每一步加入静置过程，可以降低电池极化的风险，提高充电效率，有利于SEI膜的形成。Fig 1e 为放大的充电方式，第一步为大电流充电，再接着是常用的CC-CV。Fig 1f 是可变的电流方式(VCP)，电流随着等效电路模型而连续变化。理论基础对于以上情况，根据已有知识，阻抗为SoC的函数，因此定义充电的模式来优化充电效率和降低发热是可行的。由于循环老化，尤其是在快充过程中，导致电池中不可逆容量衰减，监测此类衰减现象是非常重要的。锂离子浓度梯度导致活性物质颗粒发生破裂，产生应力，从而导致老化。本研究着重于其他老化的因素，析锂现象，即充电过程中金属锂在负极表面发生沉积，尤其在大电流及低温条件下更容易发生，极易产生以下问题。消耗活性锂堵塞电极材料孔径，降低Li离子的移动锂枝晶的形成导致短路风险通过监测充电过程后的电压变化，是众多电化学监测锂析出的方法之一。如果没有发生析锂，在充电刚结束时，电池的开路电压会呈现指数衰减曲线，如Fig 2a 蓝色曲线。动态电压曲线模型用等效电路进行分析，在弛豫过程中显示出指数衰减。如果出现析锂情况，如fig 2a 红色曲线所示，在弛豫时间内，析出的锂会继续嵌入石墨层中，从而增加了LiC6的浓度。弛豫过程中使用微分电压法，有助于分析在静置时电压的演变。Fig 2b的红线清晰的显示出析锂嵌入，开始正常的弛豫现象。Fig 2.(a) 电压弛豫曲线-锂析出(红线) ，无析锂现象(蓝线)(b) 微分电压时间曲线-锂析出(红线)，无析锂现象(蓝线)Fig 2.(a) 电压弛豫曲线-锂析出(红线) ，无析锂现象(蓝线)(b) 微分电压时间曲线-锂析出(红线)，无析锂现象(蓝线)Fig 3 放电过程的微分电压曲线(DVA)放电过程中的微分电压曲线(DVA)也可以被用于诊断工具来探测负极表面的锂析出情况。如果出现析锂，DVA曲线在放电开始时会出现弯曲情况，如Fig 3红色曲线所示。为了评估和模拟导致锂析出的情况，本研究基于两种方式，如第二部分所讲。评估电极电势对时间的函数，使用三电极电解池对Li/Li+参比电极。评估锂析出对时间的函数，即充电过程中内阻对时间的函数。因为第二个策略简单易于对全电池进行测量，无需拆解电池做成三电极进行测试，所以本研究的目标是比较两种方式对于锂析出的预测能力。实验部分使用商业化的(215 Wh/Kg)的锂离子电池，Si-C | EC/DMC (1:1)，1 M LiPF6 | NMC 811体系2.1 使用三电极装置(Li/Li+参比)进行电极电势评估。将放电态下的商业锂离子电池进行安全拆解，电极材料裁剪为直径18mm的圆片，并组装成测试电解池(即EL-Cell)。因为原始的电池中，集流体两侧都涂覆了电极材料，将其中一面的材料去除掉，以确保集流体和EL-Cell的接触。这个操作不会影响正极和负极材料的比例，重现原始状况。EL-Cell的配置先比钮扣电池更好，因为其易于拆卸，可以用其他技术对材料做进一步分析。对电池的充放电过程如下。CC-CV充电(C/2)到4.2V截止，(CV步骤截止条件为当I < C/40)CC放电(1C)放电至2.75V为了探测负极的锂析出现象，使用锂参比电极探测负极电位变负。这个是锂离子在负极表面析出而未迁入石墨的直接证据。在若干倍率下执行CC充电步骤，将负极电势(Uan)等同于0V时结束充电。为了设计多步充电过程中的每个单步，一旦选择特定步骤的充电倍率，充电结束时(相应截止电压)测量全电池的电压(与所选充电倍率相关)。2.2 在充电过程中，测试内阻对时间的函数关系，内阻的测量，在静置的3秒期间，如Fig 4所示在每个充电结束后使用电流中断法，在两个静置之间，增加2.5 % SoC。Fig 4. 在3 秒的静置期进行内阻测量Fig 5. 锂析出和嵌入竞争模型的电路示意图2.3 多步恒电流充电曲线(MCC)Fig 6 (a) 电压响应曲线，(b)快充电流曲线3 、结果分析Fig 9 a显示了全电池(EL-Cell)三电极装置，对几个电池进行不同倍率的充电至1.32C，显示出很高的电压稳定性。Fig 9a显示全电池的电压直至负极电压低于Li/Li+参比电极，Fig 9b 显示了相应的负极半电池行为。Fig 9 (a) 全电池电压，(b) 不同倍率下负极半电池电压 (vs Li/Li+)Fig 10 显示充电过程中全电池的内阻变化情况，不同倍率，内阻对SoC的函数。蓝色曲线为0.1 C倍率时没有发生析锂，低倍率时期望没有发生析锂情况。随着倍率的增加，曲线走势向左移动，因为出现更高的过电势，主要由扩散过程导致。Fig 10 不同充电倍率下的内阻对SoC的函数，0.1 C 的曲线作为参考从0.75C开始(黄色曲线)，可以看到在高SoC下(红色区域)内阻急剧下降，出现析锂，0.1C和0.5C并没有表现出这种情况。这个现象可以归结为析锂开始发生，正如其他报道所提到的。基于以上结果，可以创建几种快充方式。正如所期望的，通过对三电极电解池中电极电势的测量，可以用于检测负极锂析出的发生。充电过程中内阻的演化，因为无需拆解电池，可以直接进行全电池测试，因此会受电动汽车行业青睐。Fig 11. 不同充电方式下的SoH 与循环圈数的对应关系 Fig 11 中显示了MCC2的充电方式，显示出最高的SoH能力，充电时间减少约3min 。MCC1曲线显示出老化同样也优于参考曲线。MCC Fast 1 显示整体的老化与参比相当，但是充电时间增加约6min 。最后，对于MCC Fast 2 而言，如其他曲线出现首次容量衰减后，后续有所提升，在300次循环后表现出和MCC Fast 1类似的老化趋势。Fig 12 充放电容量对循环次数的函数Fig 12 显示的是在第一阶段老化的充电和放电容量(75圈循环) 。在所有曲线中，可以观察到MCC2表现出最高的充电和放电容量。结论两种不同的策略用于筛选电流和电压的限制条件，用于避免锂离子电池负极表面锂金属的析出沉积。使用三电极装置，评估电极电位对时间的函数基于经典电化学原理，监测电极电势制作过程复杂，且需要特殊装置，如手套箱，在拆解过程中电极有失效风险多步恒电流充电(MCC2)策略降低充电时间并提高容量保持率输力强9300R ASPIRE软件界面显示，可进行自由灵活的多步充电(MCC)设置，结合快速数据采集，dQ/dV 分析，及强大的同步交流阻抗功能，可用于对锂离子电池快充策略的探索。参考资料：1. Detection of Lithium Plating in Li-Ion Cell Anodes Using Realistic Automotive Fast-Charge Profiles, Batteries 2021, 7, 46