Optimizing Li2O-2B2O3 coating layer on LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) cathode material for high-performance lithium-ion batteries

ABSTRACT

In this paper, a wet chemical method is used to coat LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811) cathode material by Li₂O-2B₂O₃ (LBO) layer for Lithium-ion batteries (LIBs). For performance optimization, the effects of different contents (thicknesses) of LBO coating layers on NCM811 particle surface on the morphologies, structures, compositions, and electrochemical properties of the corresponding LIBs are studied using XRD, SEM, TEM, and electrochemical measurements. Coin LIBs are assembled with such coated NCM811 cathode materials for performance validation. Results show that LBO coating layer does not change the original lattice structure of the bulk material, it can only adhere to the surface of the bulk material. After coating, NCM811 shows a good crystallinity and the ordered layered structure. TEM images show that the thickness of LBO coating is increased with increasing LBO content, and that the appropriate LBO coating thickness and uniform coating state are conducive to the improvement of the electrochemical properties of NCM811 cathode materials. Particularly, NCM811 with LBO coating content of 1000 ppm shows the best performance compared to other coating contents. In this case, the coating thickness is relatively uniform, which is about 40～100 nm, giving a good first charge-discharge capacity of 214.1mAh/g, and a high Coulomb efficiency of 90.06%. After 50 cycles, the capacity retention rate of LIBs still keeps as high as 99.64%. Therefore, LBO coating can improve the performance of NCM811 and then the lithium-ion batteries.     

废碱性干电池中锌资源的酸法回收工艺研究

利用废碱性干电池中负极活性物质——锌资源,进行了酸性浸出生产饲料级硫酸锌产品的实验研究,探索了反应时间、反应温度、酸浓度对酸浸出反应的影响,及溶液浓度、结晶温度等条件对结晶产物的影响,确定了最佳的反应条件,最终得到优等品级别一水硫酸锌和七水硫酸锌产品。     

模组箱体空间内磷酸铁锂电池热失控及其传播行为研究

为了探究储能用锂离子电池在真实应用场景下的热失控及其传播行为特征,选用86 Ah方形磷酸铁锂(LiFePO₄)电池,对其在热滥用触发方式下的热失控行为及模组箱体空间与开放空间中的传播行为规律进行了实验研究。单体实验结果表明,电池热失控产生的高温烟气会导致模组箱体内沿高度方向出现明显温度梯度,模组底部与顶部温度测点的最大温差达118.4℃。传播实验结果表明,模组箱体空间内热失控电池通过产气及喷出高温电解液向其他电池传热,在热失控电池影响下,模组箱体空间内3块电池上表面所能达到的最高温度均高于开放空间实验12℃～150℃,模组空间内热失控电池向同侧两块电池的传热量高于开放空间实验225 kJ和44.4 kJ。但箱体环境中有限的氧气供给会减缓电池在热失控时的内部放热反应进程,模组箱体空间实验中电池热失控峰值温度较开放空间实验低33℃～145℃,并且模组箱体空间实验中热失控完全传播所用时间较开放空间实验滞后213 s。研究结果对于锂离子电池模组的安全设计和热失控传播阻隔具有一定的参考价值与指导意义。     

扩散管差分法测定大气中氨和颗粒物铵盐

本文用扩散管差分法和多种叠层滤膜法大气中颗的铵盐和气态氨,扩散管关分法可以有铲分离测量颗粒物铵盐和气态氨,避免了采样时惰性上颗粒物硝酸铵分解的人为影响。     

常压及低压下锂电池热失控随数量变化特性

为明确在地面常压环境和商用飞机巡航高度低气压环境下锂电池热失控火灾危险特性随电池数量的变化关系,分别于95 kPa地面常压环境和20 kPa低压环境下,开展不同电池数量梯度的热失控试验,测量热释放速率,总热释放量,烟气温度,CO、CO2和碳氢等气体的实时体积分数.结果表明:最高热释放速率和总热释放量与电池数量均呈幂函数...     

电加热服装的研制

本文采用电加热原理,研制了一种加热服装,由背心、电池和加热载体三部分组成,可遥控操作不同的发热功率,全功率发热时间大于3h,衣内表面温度不低于50℃。     

电网企业废铅蓄电池回收模式与趋势分析

基于电网企业的废铅蓄电池产生和处置现状,结合我国废铅蓄电池回收工作进展,以华北地区为重点研究区域,提出委托回收、联合回收和自主回收3种废铅蓄电池回收利用模式.对于具有废铅蓄电池资质单位较多的地区,优先考虑全部委托回收模式,有助于降低法律风险,并节约人力、物力.对于环保管理相对创新和管理理念先进的地区,考虑依托地市公司建设收集网点,由省公司统一管理和转移,并联合有资质的回收企业开展回收.对于以营利为目的,期望扩大回收业务的地区,建议考虑自主回收模式.无论采用何种模式,国家电网及其电网企业应建立和完善废铅蓄电池的信息化系统,将电池采购、维护及产废信息、台账记录、管理计划、转移联单等信息纳入系统进行管理,并实现与政府部门危险废物信息系统的数据对接.     

基于KCC-PF的锂离子电池剩余使用寿命预测

目的 针对传统粒子滤波(PF)算法应用于锂电池剩余使用寿命(RUL)预测时准确性低的问题,将肯德尔秩次相关系数(KCC)引入传统PF的重采样过程,改善粒子匮乏问题,提出一种基于KCC-PF的锂电池RUL预测方法.方法 首先建立电池容量衰减模型,验证模型的准确性和有效性,并确定模型初始参数,利用KCC-PF算法循环更新模...     

废旧锌锰电池回收处理工艺的探讨

由于电池耗费量日益增加,废旧电池导致的环境污染问题倍受关注。通过对废旧电池的调研和处理技术的对比研究,提出了“焙烧—电解”回收处理废旧锌锰电池的工艺技术。在600℃、隔绝空气焙烧3h的试验条件下,“焙烧—电解”工艺不仅可回收大量的二氧化锰、锌、氯化锌、炭棒、铜帽、铁皮、蜡等资源,而且废气、废水、废渣经处理后完全达标排放。阐述了具体的“焙烧—电解”工艺。     

轻型纯电动汽车生产和运行能耗及温室气体排放研究

基于中国本地化的环境负荷数据,建立了电动汽车全生命周期模型,深入分析和评估了电动汽车生产和运行两个阶段的能耗及温室气体排放(Greenhouse gases,GHGs).结果表明:电动汽车生产和运行过程的总能耗为474 GJ;GHGs为40500 kg(以CO2当量计),电动汽车生产和运行过程的GHGs分别占总排放量的23.5%和76.5%.对于电动汽车生产过程能耗和GHGs而言,原材料生产均为主要贡献者,GHGs占到车辆生产过程的74.6%,占生命周期的17.5%.另外,情景分析表明,再生材料应用、单位电力GHGs和百公里电耗能够在很大程度上影响电动汽车的碳排放.再生金属替代原生金属后,从情景1到情景5,车辆生产的GHGs下降了约22.2%,车辆生产和运行过程的总GHGs下降了约4.7%;单位电力GHGs每下降1%,电动汽车运行GHGs下降0.9%;电动汽车百公里电耗每下降1.0%,车辆生产和运行过程总GHGs下降约1.0%.因此,发展清洁能源、降低火力发电比例、优化原材料生产工艺、提高再生原材料用量等,是有效降低电动汽车全生命周期过程总能耗和GHGs的重要途径.