低温锂离子电池关键材料研究进展

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作者 江清波 张新兴 +3 位作者 张德斌 罗鹏程 孙颂 王恭凯 《电源技术》 北大核心 2025年第2期267-280,共14页

锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好、工作电压范围宽等优点,已广泛应用于电动汽车、电网储能、航空航天等领域。然而,这些领域中的设备往往需要周期性地在低温条件下运行,限制了传统锂离子电池性能的发挥。梳理了锂离子电池在正... 锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好、工作电压范围宽等优点,已广泛应用于电动汽车、电网储能、航空航天等领域。然而,这些领域中的设备往往需要周期性地在低温条件下运行,限制了传统锂离子电池性能的发挥。梳理了锂离子电池在正极材料、负极材料、电解液以及电解液-电极界面等方面所面临的挑战,概述了锂离子电池在低温条件下的研究进展,并提出了具体的改进策略及未来的研究方向。 展开更多

关键词 锂离子电池 低温性能 电极材料 电解液

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深空探测先进电源技术综述 被引量：19

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作者 牛厂磊 罗志福 +6 位作者 雷英俊 王文强 郑见杰 乔学荣 罗洪义 胡文军 钟武烨 《深空探测学报》 2020年第1期24-34,共11页

先进电源技术是保障深空探测任务顺利进行的前提和基础。在梳理我国后续深空探测任务(月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星探测等)对电源系统需求的基础上,对涉及空间应用的电源技术(化学能、太阳能、同位素及空间核反应堆电源)... 先进电源技术是保障深空探测任务顺利进行的前提和基础。在梳理我国后续深空探测任务(月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星探测等)对电源系统需求的基础上,对涉及空间应用的电源技术(化学能、太阳能、同位素及空间核反应堆电源)进行概述;针对深空探测对电源系统的需求特点,分别阐述了锂离子蓄电池、太阳能电源、钚-238放射性同位素电源和空间堆核反应电源的特点、发展简史、在深空探测中应用限制及发展建议,重点分析了钚-238同位素电源和空间核反应堆电源技术的关键技术、应用情况及应用前景,为深空探测先进电源技术的长足发展提供参考。 展开更多

关键词 深空探测 先进能源 太阳能电源 锂离子蓄电池 钚-238同位素电源 空间核反应堆电源

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空间用锂离子电池储存寿命衰降机理分析 被引量：3

3

作者 王炜娜 郑见杰 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第10期1605-1607,共3页

锂离子电池在存储的过程中由于界面副反应的存在,会导致活性Li的消耗和内阻的增加(界面膜增厚),引起锂离子电池可逆容量的损失。分析表明,空间用NCA/石墨高比能电池在3.5V状态下存储1年,正极容量损失仅为1%,倍率性能没有受到影响。负极... 锂离子电池在存储的过程中由于界面副反应的存在,会导致活性Li的消耗和内阻的增加(界面膜增厚),引起锂离子电池可逆容量的损失。分析表明,空间用NCA/石墨高比能电池在3.5V状态下存储1年,正极容量损失仅为1%,倍率性能没有受到影响。负极在存储过程中电解液会在其表面发生分解,使负极的接触阻抗和电荷交换阻抗增加50%左右,对电池倍率性能产生一定的影响,但可逆容量没有降低,3.5V存储会造成电池轻微容量降低和倍率性能下降。 展开更多

关键词 锂离子电池 日历寿命 可逆容量衰降 存储

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空间用锂离子电池自放电测试方法 被引量：2

4

作者 付丽霞 王炜娜 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第4期489-491,500,共4页

锂离子电池化成后,需储存一段时间进行自放电筛选测试,通过检测电压、容量、内阻等变化,筛除有缺陷的电池,以提高电池成组后的一致性和可靠性。通过对自放电储存期间温度进行优化设置,在不影响缺陷检测效率基础上将电池自放电时间由一... 锂离子电池化成后,需储存一段时间进行自放电筛选测试,通过检测电压、容量、内阻等变化,筛除有缺陷的电池,以提高电池成组后的一致性和可靠性。通过对自放电储存期间温度进行优化设置,在不影响缺陷检测效率基础上将电池自放电时间由一个月缩短至半个月,有效缩短空间电池研制周期,提高电池生产效率,降低生产成本。 展开更多

关键词 锂离子电池 自放电 可靠性 容量

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空间用锂离子蓄电池循环寿命衰降机理分析 被引量：1

5

作者 杜园 郑见杰 王炜娜 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第10期1608-1610,1661,共4页

锂离子蓄电池是一个亚稳态的体系,在循环和存储过程中由于界面副反应和材料不可逆相变的存在导致了锂离子蓄电池的界面阻抗增加和可逆比容量的损失。分析了空间用高比能锂离子蓄电池在循环中可逆比容量的损失机理,研究表明:在经过2500... 锂离子蓄电池是一个亚稳态的体系,在循环和存储过程中由于界面副反应和材料不可逆相变的存在导致了锂离子蓄电池的界面阻抗增加和可逆比容量的损失。分析了空间用高比能锂离子蓄电池在循环中可逆比容量的损失机理,研究表明:在经过2500次循环后(2.75~4.2V,1.2C充放电),该电池可逆比容量仍然在78%以上。通过EIS、XRD等分析表明:该电池循环中的可逆比容量损失主要来自于正极材料的可逆比容量损失和界面阻抗增加,负极在循环中的可逆比容量损失不足3%,对全电池的可逆比容量损失没有贡献。 展开更多

关键词 锂离子蓄电池 循环性能 可逆比容量衰降

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铌基低温电池关键材料研究进展 被引量：1

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作者 戴雪娇 闫婕 +6 位作者 王管 董浩天 蒋丹枫 魏泽威 孟凡星 刘松涛 张海涛 《储能科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期311-324,共14页

社会科技的进步也推动了锂电池技术快速发展。锂离子电池的性能受温度影响较大,在低温条件下工作时其性能衰减严重,因此,提高锂离子电池的低温性能成为研究热点。本文综述了基于铌基电极材料的低温锂离子电池近年的研究进展以及影响其... 社会科技的进步也推动了锂电池技术快速发展。锂离子电池的性能受温度影响较大,在低温条件下工作时其性能衰减严重,因此,提高锂离子电池的低温性能成为研究热点。本文综述了基于铌基电极材料的低温锂离子电池近年的研究进展以及影响其低温性能的因素,从电极材料和电解液两个方面总结了改善锂离子电池低温性能的方法。电极材料方面主要介绍了铌基材料的晶体结构和电化学性质、烧结对于铌基材料结构及性能的影响、铌基材料的修饰改性研究以及含铌氧化物低温电化学性能,结果说明了铌基材料独特的赝电容结构能促进离子和电子传导,异质原子的掺杂及其他材料的复合能够使其结构更加稳定,带隙变窄,载流子密度增加,使倍率性能得到提高,从而提高了材料的低温性能;电解液方面从溶剂、添加剂以及锂盐三方面介绍了匹配铌基负极的低温电解液的研究进展,提出采用多元溶剂体系与多种添加剂协同作用可以改善电解液对锂离子电池低温性能的影响,并且大部分线性羧酸酯类溶剂熔、沸点较低,蒸气压较大,能有效改善电池的低温性能。本综述可为设计在低温下具有优异性能的锂离子电池负极材料提供指导。 展开更多

关键词 锂离子电池 铌基材料 低温性能 钛铌氧化物 低温电解液

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月球探测储能电池过放电影响分析 被引量：1

7

作者 史菁菁 檀立新 +2 位作者 吴金伟 杨锐 原超 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第3期454-459,共6页

月球探测器与卫星等航天器不同,在月面工作时,月夜时间长达14 d,储能电池存在过放电的风险。通过对储能电池进行不同时长的过放电(采用电阻模拟载荷将电池过放电至0 V)试验,探讨了电池过放电对电池的容量、自放电等性能的影响。结果表明... 月球探测器与卫星等航天器不同,在月面工作时,月夜时间长达14 d,储能电池存在过放电的风险。通过对储能电池进行不同时长的过放电(采用电阻模拟载荷将电池过放电至0 V)试验,探讨了电池过放电对电池的容量、自放电等性能的影响。结果表明:过放电时间越长,电池的自放电性能越差,电池容量有小幅度下降。但经过活化后,自放电性能有明显改善。 展开更多

关键词 锂离子电池 过放电 自放电 容量

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极低温锂离子电池技术研究

8

作者 孟凡星 李敏 +1 位作者 刘松涛 杜建国 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第3期460-463,共4页

为提高锂离子电池在极低温环境下的充放电性能,解决电池在低温下剧烈极化和内阻增大等问题,采用了多种方法来优化电极材料和电解液。通过改变负极材料的配方和结构,提高了材料的导电性和锂离子嵌入/脱出速率;通过优化电解液的配方,并添... 为提高锂离子电池在极低温环境下的充放电性能,解决电池在低温下剧烈极化和内阻增大等问题,采用了多种方法来优化电极材料和电解液。通过改变负极材料的配方和结构,提高了材料的导电性和锂离子嵌入/脱出速率;通过优化电解液的配方,并添加适当的添加剂,提高了电解液的离子电导率和抗冻性能。实验结果表明,通过这些优化措施,锂离子电池在极低温环境下的充放电性能得到显著提高。在-40℃以下的极低温环境下,优化后的电池具有更高的比容量和更好的循环性能。这些研究成果有望为未来空间科学技术的发展提供支持,并为锂离子电池在极端环境下的应用提供了新的思路和方向。 展开更多

关键词 极低温 锂离子电池 电解液

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含硅高比能量锂离子电池循环后氧化亚硅颗粒失效分析

9

作者 刘松涛 韩庆怡 石雅珂 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第9期1713-1716,共4页

为实现锂离子电池比能量提升,使用硅基材料提升负极的平均比容量是一种常用的方法。其中氧化亚硅由于循环性能优异,已经在动力电池中得到应用。然而氧化亚硅基负极颗粒在充放电过程中体积膨胀收缩率较大,会影响电池的循环寿命。探究硅... 为实现锂离子电池比能量提升,使用硅基材料提升负极的平均比容量是一种常用的方法。其中氧化亚硅由于循环性能优异,已经在动力电池中得到应用。然而氧化亚硅基负极颗粒在充放电过程中体积膨胀收缩率较大,会影响电池的循环寿命。探究硅颗粒在膨胀收缩过程中颗粒的粉化和SEI膜的过渡生长与预紧力的关系,有助于改善含硅高比能体系的循环寿命。通过研究不同应力条件下高比能量锂离子电池循环后硅负极颗粒的失效状态,分析氧化亚硅颗粒失效机理。 展开更多

关键词 氧化亚硅 失效分析 高比能 锂离子电池

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GEO卫星锂离子蓄电池组充电控制方式的研究 被引量：5

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作者 王利然 杜园 +2 位作者 余文涛 李红林 章玄 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第2期180-182,276,共4页

卫星电源系统多采用锂离子蓄电池作为储能装置,结合锂电池的特性研究了锂电池充电控制方式,对传统GEO卫星用锂离子电池的充电控制方式和基于下一代电源控制器的新型充电控制方式进行了对比分析。通过波形表明,传统锂电池充电控制方式,... 卫星电源系统多采用锂离子蓄电池作为储能装置,结合锂电池的特性研究了锂电池充电控制方式,对传统GEO卫星用锂离子电池的充电控制方式和基于下一代电源控制器的新型充电控制方式进行了对比分析。通过波形表明,传统锂电池充电控制方式,在继承氢镍电池充电控制器的基础上,依照锂离子蓄电池的特性对充电控制方法进行了改进,可满足锂离子蓄电池组的充电要求;新型的锂电池充电控制方式可有效对锂离子电池进行自主恒流恒压充电,有助于延长电池使用寿命,且易于实现对电池的保护,更适合GEO卫星锂离子蓄电池组的充电需求。 展开更多

关键词 锂离子蓄电池 下一代电源控制器 充电 控制方式

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基于电化学模型的锂离子电池寿命预测分析 被引量：4

11

作者 郭小强 郑见杰 张晓明 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第5期650-652,共3页

锂离子电池在循环过程中由于持续的界面副反应,会引起容量衰降和内阻增加。为了缩短寿命测试时间,提高电池开发迭代速度,基于P2D模型和EC在负极表面分解的机理构建了锂离子电池寿命预测模型,通过18650电池循环寿命测试数据验证,该模型对... 锂离子电池在循环过程中由于持续的界面副反应,会引起容量衰降和内阻增加。为了缩短寿命测试时间,提高电池开发迭代速度,基于P2D模型和EC在负极表面分解的机理构建了锂离子电池寿命预测模型,通过18650电池循环寿命测试数据验证,该模型对于100%放电深度(DOD)循环容量保持率的预测误差小于2%,能够利用少量的寿命测试数据对电池的长期寿命进行快速预测。 展开更多

关键词 锂离子电池 循环寿命 寿命预测模型

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傅里叶变换运算在电化学阻抗谱测量方法中的应用 被引量：1

12

作者 王盼 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第9期1126-1129,共4页

作为一种重要的电化学测试方法,电化学阻抗谱(EIS)在电化学研究领域具有广泛应用。经典离散频域EIS技术要求体系具备稳态条件,采用傅里叶变换(Fourier transform,FT)对非稳态体系进行时域EIS测量取得了较好的结果,该方法通过傅里叶变换... 作为一种重要的电化学测试方法,电化学阻抗谱(EIS)在电化学研究领域具有广泛应用。经典离散频域EIS技术要求体系具备稳态条件,采用傅里叶变换(Fourier transform,FT)对非稳态体系进行时域EIS测量取得了较好的结果,该方法通过傅里叶变换对扰动信号的时域电极响应变换至频域。其优点包括在极短的时间内进行全频域阻抗测量并保持体系平衡性。在电池循环、腐蚀或其他电化学过程同时进行的原位测量技术中获得重要应用。介绍了傅里叶变换运算在电化学阻抗谱测量方法中的应用。 展开更多

关键词 傅里叶变换 电化学阻抗谱 腐蚀

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曲率自适应条件下特征点选取的非均匀B样条曲线插值方法 被引量：7

13

作者 陈良骥 高飞 +1 位作者 赵波 马龙飞 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第9期1377-1387,共11页

针对计算机数控编程阶段生成的海量离散刀位数据,在满足预设插值精度的条件下,提出一种基于曲率自适应选取特征点的非均匀B样条曲线插值方法.首先,采用相邻3点形成近似圆弧的方法计算各个离散刀位数据点的曲率,将曲率分段点、曲率极大... 针对计算机数控编程阶段生成的海量离散刀位数据,在满足预设插值精度的条件下,提出一种基于曲率自适应选取特征点的非均匀B样条曲线插值方法.首先,采用相邻3点形成近似圆弧的方法计算各个离散刀位数据点的曲率,将曲率分段点、曲率极大值点等特征数据点作为初始插值数据点,构造生成初始非均匀B样条插值曲线;其次,建立插值误差计算模型,并用于计算所有未参与插值的数据点与非均匀B样条插值曲线间的插值误差,在超出预设插值误差的曲率段内增加新的特征点,生成新的非均匀B样条插值曲线;重复上述过程,直至所有不在非均匀B样条插值曲线上的数据点都满足插值精度条件为止.对实际加工离散刀位数据的仿真计算结果表明,该方法即便去除了大量原始离散刀位数据,也能更好地保留原始刀位数据曲线在外形和精度方面的特征,且具有迭代计算次数少、数据点去除量大等特点,在海量离散刀位数据的样条化数控编程方面具有较高的应用价值. 展开更多

关键词 数控编程 非均匀B样条插值 曲率自适应 插值误差

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电化学阻抗谱在锂离子电池中的应用 被引量：6

14

作者 王盼 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第12期1847-1850,1854,共5页

作为一种重要的电化学测试方法,电化学阻抗谱在电化学研究领域,尤其是锂离子电池领域具有广泛应用。电化学阻抗谱是一种理解锂离子电池内部机理的实验方法,同时对于电池反应动力学及电化学过程给出彻底的解释。介绍了电化学阻抗谱在锂... 作为一种重要的电化学测试方法,电化学阻抗谱在电化学研究领域,尤其是锂离子电池领域具有广泛应用。电化学阻抗谱是一种理解锂离子电池内部机理的实验方法,同时对于电池反应动力学及电化学过程给出彻底的解释。介绍了电化学阻抗谱在锂离子电池电极动力学过程、电池材料性能表征与电池管理等方面的应用。 展开更多

关键词 锂离子电池 电化学阻抗谱 电极动力学 电荷传递电阻

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高功率磷酸铁锂电池老化筛选工艺研究 被引量：4

15

作者 张俊洋 刘聪 +2 位作者 魏恺莹 杜建国 张健 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第7期894-897,共4页

高功率锂离子电池广泛应用于电动工具、启停电源等领域,是锂离子电池领域重要的研究方向。高功率电池具有自放电率高、放电倍率大的特点,内阻与自放电率的不一致在高功率电池组中会被放大,为了避免不良品高功率电池影响电源系统性能,需... 高功率锂离子电池广泛应用于电动工具、启停电源等领域,是锂离子电池领域重要的研究方向。高功率电池具有自放电率高、放电倍率大的特点,内阻与自放电率的不一致在高功率电池组中会被放大,为了避免不良品高功率电池影响电源系统性能,需要准确高效地识别单体电池自放电、内阻等异常。研究了不同老化与筛选制度对电池筛选的准确性以及对电池性能的影响,并提出了充分老化后进行大倍率放电再进行自放电筛选的方案。 展开更多

关键词 高功率锂离子电池 磷酸铁锂 自放电 电池筛选

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高比能长寿命锂离子电池的研究 被引量：3

16

作者 赵珊珊 王炜娜 +1 位作者 罗广求 梁达 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第9期1254-1255,1265,共3页

采用高密度NCA材料,通过正极材料的选型优化,电极面密度、隔膜、电解液等重要电化学参数的设计优化,成功制备2.852 Ah的18650电池,比能量达到252 Wh/kg。电池具有良好的倍率性能与循环寿命:1 C倍率的容量保持率大于99%;地面模拟LEO轨道... 采用高密度NCA材料,通过正极材料的选型优化,电极面密度、隔膜、电解液等重要电化学参数的设计优化,成功制备2.852 Ah的18650电池,比能量达到252 Wh/kg。电池具有良好的倍率性能与循环寿命:1 C倍率的容量保持率大于99%;地面模拟LEO轨道循环寿命长达2年,并通过了《GJB6789-2009空间用锂离子蓄电池通用规范》规定的环境适应性实验。研制的高比能长寿命锂离子电池可应用于商业航天等微系统卫星电源系统,满足商业航天发展对航天器产品提出的轻小型、低功耗、高可靠的要求。 展开更多

关键词 锂离子电池 高比能 长寿命 面密度 隔膜 电解液

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东四增强卫星平台锂电池地面模拟试验设计

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作者 张斯明 孙天逸 +2 位作者 李红林 刘邦卫 谢华 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第5期622-625,共4页

传统的东四卫星平台锂离子蓄电池组在轨充放电管理主要依靠能源管理软件完成,东四增强卫星平台应用新一代电源控制器(PCU-NG)作为储能控制装置后,充放电管理主要依靠PCU-NG自主完成。为模拟东四增强卫星平台锂离子蓄电池组地影季充放电... 传统的东四卫星平台锂离子蓄电池组在轨充放电管理主要依靠能源管理软件完成,东四增强卫星平台应用新一代电源控制器(PCU-NG)作为储能控制装置后,充放电管理主要依靠PCU-NG自主完成。为模拟东四增强卫星平台锂离子蓄电池组地影季充放电循环,设计了地面模拟试验,包括试验用测试系统软硬件设计,设计了地影季蓄电池组充电试验、72 min地影放电试验。 展开更多

关键词 东四增强平台 锂电池 模拟试验

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深空探测用锂离子蓄电池在轨管理策略研究 被引量：2

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作者 郑见杰 杜园 +2 位作者 王炜娜 罗广求 刘治钢 《深空探测学报》 2020年第1期81-86,共6页

高轨卫星、深空探测器在工作周期内地影时间较短,储能电池长期处于搁置状态,而在存储过程中由于界面副反应的存在会导致持续的锂离子电池容量衰降,影响储能电池的使用寿命。通过dV/dQ曲线分析、交流阻抗分析和解剖分析发现在存储过程中... 高轨卫星、深空探测器在工作周期内地影时间较短,储能电池长期处于搁置状态,而在存储过程中由于界面副反应的存在会导致持续的锂离子电池容量衰降,影响储能电池的使用寿命。通过dV/dQ曲线分析、交流阻抗分析和解剖分析发现在存储过程中活性Li损失是导致锂离子电池容量损失的主要原因,在100%SoC状态时还会导致电解液在负极表面的分解加剧,引起正极的界面膜阻抗RSEI和颗粒间接触阻抗RCR出现明显的增加。研究结果表明:深空探测器电源系统在存储期间为了减少过放电风险,并减少不可逆容量损失,应将蓄电池的荷电状态控制在20%SoC左右,并定期进行充电。 展开更多

关键词 锂离子电池 日历寿命 可逆容量衰降

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电池自放电异常影响因素分析 被引量：3

19

作者 王炜娜 郑见杰 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第12期1937-1938,1967,共3页

通过电感耦合等离子体光谱分析(ICP)、激光共聚焦显微镜、能量散射光谱(EDS)等方法对解剖后的电池零部件进行分析,结果表明:批号为10 Ah-2009的电池自放电的主要原因为物理自放电;物理自放电的主要原因为电池零部件内金属杂质的溶出;通... 通过电感耦合等离子体光谱分析(ICP)、激光共聚焦显微镜、能量散射光谱(EDS)等方法对解剖后的电池零部件进行分析,结果表明:批号为10 Ah-2009的电池自放电的主要原因为物理自放电;物理自放电的主要原因为电池零部件内金属杂质的溶出;通过采取预化成的方式可以减少金属杂质的溶出现象,减小自放电,减少电池内部微短路的发生,进而提高搁置及循环寿命。 展开更多

关键词 物理自放电 注液方式 预充电

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大电流脉冲工况下磷酸铁锂电池衰降机理 被引量：3

20

作者 张志伟 郑见杰 《电源技术》 CAS 北大核心 2022年第9期984-987,共4页

随着插电混动型汽车、48 V轻混系统汽车的普及,对于功率型磷酸铁锂电池的需求也在快速增加。对磷酸铁锂电池在大电流脉冲工况下的衰降机理进行了分析,结果表明电池32%的容量衰降来自负极活性物质的损失,5%来自活性Li损失,电池内阻增加... 随着插电混动型汽车、48 V轻混系统汽车的普及,对于功率型磷酸铁锂电池的需求也在快速增加。对磷酸铁锂电池在大电流脉冲工况下的衰降机理进行了分析,结果表明电池32%的容量衰降来自负极活性物质的损失,5%来自活性Li损失,电池内阻增加则主要来自石墨负极电荷交换阻抗的增加。 展开更多

关键词 锂离子电池 脉冲放电 容量衰降

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