电池容量仪

p style=" text-indent: 2em " 据美国《科学进展》杂志29日消息称，美国西北大学研究团队研发出一种全新材料，可用于制造性能稳定的大容量锂离子电池，从而大幅提升智能手机、电动汽车等的续航时间，甚至可以延长到目前的两倍多。 /p p style=" text-indent: 2em " 锂离子电池已是现代高性能电池的代表，应用最为广泛，其主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。而今消费电子和动力电池对能量密度提升的需求，推动着正极材料不断进步——通常，人们采用的是锂、氧和一种过渡金属的化合物为电池正极，这其中，正是过渡金属负责储存和释放电能，其性质也是电池容量的关键。 /p p style=" text-indent: 2em " 现阶段最常用的过渡金属是钴，而此前科学家研究发现，如果用镁取代钴，可以在提高容量的同时降低成本，但镁也有一定缺陷——电池性能退化太快，仅两轮充放电后就出现大幅下降。 /p p style=" text-indent: 2em " 据美国西北大学官方网站介绍，此次团队研发的新材料是掺有铬和钒元素的锂镁氧化物，其用作锂离子电池的正极，电池容量出现了大幅提高，同时兼具性能稳定、不会迅速退化的优点。 /p p style=" text-indent: 2em " 西北大学研究小组先是为锂镁氧化物材料建立了一个结构模型。该模型详细到了单个原子，团队借此分析了全部充放电过程，发现其中的氧也会参与存储电能，因而容量比以往要大。 /p p style=" text-indent: 2em " 随后，研究人员尝试了将不同元素掺入锂镁氧化物的方案，以期计算出不同混合物各自的储能效果。最终他们发现，掺入铬和钒能在保持电池大容量的同时实现最稳定性能。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究人员表示，下一步他们将在实验室中检验该新材料的实际应用表现。 /p

在寻找可持续能源存储技术的过程中，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员提出了一种新概念来制造用于钠电池的高性能电极材料。 它基于一种新型石墨烯来储存世界上最常见和最便宜的金属离子之一——钠。结果表明，容量可以与当今的锂离子电池相匹配。尽管锂离子电池在储能方面效果很好，但锂是一种昂贵的金属，其长期供应和导致的环境问题令人担忧。另一方面，钠是一种丰富的低成本金属，是海水的主要成分。这使得钠离子电池成为一种有趣且可持续的替代方案，可减少我们对关键原材料的需求。然而，钠离子电池面临的主要挑战是如何提升容量。在目前的性能水平上，钠离子电池无法与锂离子电池竞争。一个限制因素是石墨，它由石墨烯的堆叠层组成，用作当今锂离子电池的负极材料。离子通过在石墨层间进出完成储能的过程。钠离子比锂离子大并且表面特性不同，因此，它们不能有效地储存在石墨结构中。但是查尔姆斯理工大学的研究人员想出了一种新的方法来解决这个问题。“我们在石墨烯层的一侧添加了一个分子间隔物。当这些层堆叠在一起时，这些分子会在石墨烯片之间产生更大的空间并提供一个相互作用点，从而显著提高容量，”该项研究的作者说。十倍于标准石墨的能量容量通常，标准石墨中可以嵌入的钠离子容量约为每克 35 毫安时 (mAh g-1)。这不到石墨中锂离子嵌入容量的十分之一。使用新型石墨烯，钠离子的比容量为每克332毫安时——接近石墨中锂离子的容量。实验结果还显示这种新型材料还具有完全可逆性和高循环稳定性。“当我们观察到如此高容量的钠离子嵌入时，真的很令人兴奋。这项研究仍处于早期阶段，但结果非常有希望。这表明可以设计出适合钠离子电池的有序结构的石墨烯负极材料，使其容量与石墨相当，”查尔姆斯大学物理系的 Aleksandar Matic 教授说。新型石墨烯在相对的两个面上具有不对称的化学官能化，因此通常被称为 Janus 石墨烯，以古罗马的双面神 Janus 命名。Janus是罗马神话中的门神，具有两个面孔，是起源神，象征开始。之所以用Janus命名是希望这种石墨烯材料可能为高容量钠离子电池打开大门。“我们的 Janus 材料离工业应用还很远，但新的结果表明我们可以设计超薄石墨烯片——以及它们之间的微小空间——用于高容量储能。我们很高兴提出一个具有成本效益、丰富且可持续的金属纳离子电池的概念，”查尔默斯工业与材料科学系附属教授 Vincenzo Palermo 说。关于材料的更多信息：具有独特结构的 Janus 石墨烯研究中使用的材料具有独特的人造纳米结构。每个石墨烯片的上表面都有一个分子，作为钠离子的间隔物和活性相互作用位点。两个堆叠石墨烯片之间的每个分子通过共价键连接到下部石墨烯片，并通过静电相互作用与上部石墨烯片相互作用。石墨烯层还具有均匀的孔径、可控的功能化密度和很少的边缘。

近日，大连化物所储能技术研究部（DNL17）李先锋研究员、郑琼副研究员团队和燕山大学唐永福教授团队合作，在钠/锂离子电池电极储能机理研究方面取得新进展。　　近年来，钠离子电池作为研究热点得到了国内外广泛关注，取得了快速发展。研究发现，具有较高Na+储存性能和循环稳定性的电极材料，对于提高钠离子电池的能量密度和倍率性能十分重要。 本工作中，研究团队设计了一种珊瑚状的FeP复合材料，该材料可锚定FeP纳米颗粒，并将其均匀分散在氮（N）掺杂的三维（3D）碳骨架（FeP@NC）上。珊瑚状FeP@NC复合材料具有较短的电荷转移路径和较高的导电氮掺杂碳网络，可显著改善复合材料的电荷转移动力学。同时，由于FeP纳米颗粒周围具有高度连续的N掺杂碳骨架和弹性缓冲的石墨化碳层，基于FeP@NC复合材料的钠离子电池（SIB）表现出优异的倍率性能和循环性能，在10A/g下经10000次循环后其容量保持率为82.0%。　　更为重要的是，针对循环过程中电池容量逐渐上升的现象，研究团队结合电化学研究和原位电镜表征分析，证实了一种独特的颗粒细化在循环过程中提高容量的作用机制，这种容量提升效果在小电流下表现得更为显著。研究表明，均匀分布在氮掺杂碳基体上的FeP纳米颗粒，在第一个循环中经历了细化-复合过程，经过数次循环后呈现出全区域细化的趋势，这种细化对周围的非晶碳产生强烈的吸附作用，引起复合材料石墨化度和界面磁化强度逐渐增加，为Na+的存储提供了更多的额外活性中心，进而提高了循环容量。这种容量提升机制也可以扩展到锂离子电池（LIBs）。研究发现，在10A/g下，经5000次循环后，基于FeP@NC复合材料的LIBs的容量保持率为90.3%，超过了已报道的FeP基复合材料的容量保持率。　　该研究提出了一种在循环过程中经颗粒细化诱导提高电池容量的新策略，为设计高性能的SIBs/LIBS负极材料提供了新思路。　　相关成果以“A Coral-Like FeP@NC Anode with Increasing Cycle Capacity for Sodium-Ion and Lithium-Ion Batteries Induced by Particle-Refinement”为题，发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。该工作的第一作者是大连化物所DNL17博士研究生王灿沛。上述研究工作得到国家自然科学基金、中科院青年创新促进会等项目的资助。　　文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202110177

在锂离子电池中，过渡族金属化合物材料反常的超出理论限的额外容量现象引发了人们的广泛关注。为了揭示这一关键科学问题，多位国际能源领域权威专家都对该现象提出了不同的理论解释，如电表面电解质衍生层的形成与分解、含锂物质的氧化反应、空间电荷存储等。然而由于电材料界面处的复杂性超出常规设备的测试能力，其蕴藏的储能机制始终处于争议中。近期，青岛大学物理科学学院李强、李洪森教授与加拿大滑铁卢大学苗国兴教授、美国得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授等人通力合作，利用自主构建的原位磁性监测技术（如图1所示），结合自旋电子学理论揭示了过渡族金属化合物Fe3O4的额外容量主要来源于过渡族金属Fe纳米颗粒表面的自旋化电容，并证明这种空间电荷储锂电容广泛存在于各种过渡族金属化合物中，费米面处3d电子高电子态密度发挥了关键作用（如图2所示）。该研究结论突破了人们对传统锂离子电池储能方式（Insertion、Alloying、Conversion）的认知，次在实验上直观地证实了空间电荷存储机制，并进一步明确了电子存储位置。该工作已于近期发表在期刊《Nature Materials》[1]。精彩图文展示：图1 原位观测Fe3O4锂离子电池材料在充放电过程中的磁响应，其中上图为磁化强度变化，下图为恒流充放电曲线。磁性测试出乎意料的发现在于，当电压由0.45 V降低到0.01 V时，电磁化强度缓慢降低直至放电结束。这一发现表明还原产物金属Fe颗粒可以继续参与反应，这与经典的锂电池转化反应相矛盾。有趣的是，随后充电到1.4 V时，体系磁化强度再一次增大。 图2. 自旋化电子在Fe0/Li2O界面的表面电容示意图（EF，费米能）。a、铁磁性金属颗粒表面（放电前后）的自旋化态密度示意图。b、自旋化电容模型中额外存储锂形成的空间电荷区。放电过程中还原出的Fe0纳米颗粒分布在Li2O介质中，具有大的表面/块体比率且费米面处具有高的电子态密度。大量的电子可以存储在Fe0纳米颗粒中的自旋劈裂能带中，从而产生自旋化电容。值得注意的是，本文使用的样品杆是研究人员经过多年努力自主设计的，他们将电化学工作站与综合物性测试系统（PPMS）中的振动样品磁强计选件（VSM）进行了有效结合，成功地构建了锂离子电池原位磁性测试系统来观察锂电池充放电过程中的磁响应。文中所使用的PPMS系统具有高灵敏度磁性测试等优势，可作为研究能源材料原子尺度临近范围内的原子探针，是研究杂质相和局部电子分布的全新“利器”，获取其他传统技术所不能测得的信息。图3 PPMS Dynacool系统示意图 基于该测试系统，本文研究者破解了多年争议，次在实验中揭示了电池容量会超过理论限的关键问题，不仅为设计下一代高性能储能器件提供了新方向，也为能源材料的设计制备提供了一种有力的测试分析技术。在这里我们恭喜我们的PPMS用户取得了新的突破，也祝愿他们科研事业更上一层楼！参考文献：[1] Extra storage capacity in transition metal oxide lithium-ion batteries revealed by in situ magnetometry, Nature Materials, 2020, https://doi.org/10.1038/s41563-020-0756-y

为确保电池容量、防止发热起火、成品率改善等作贡献 精工电子纳米科技有限公司（简称：SIINT，社长：川崎贤司，总公司：千叶县千叶市）是精工电子有限公司（简称：SII，社长：新保雅文，总公司：千叶县千叶市）的全资子公司，其主要业务是测量分析仪器的生产与销售。新产品「SEA-Hybrid」可快速检测出锂离子可充电电池和燃料电池的电极中可能掺杂的20&mu m大小的微小金属异物并进行元素分析。 X射线异物分析仪　「SEA-Hybrid」 　构成锂离子电池和燃料电池的电极材料和隔膜中如果掺有金属异物的话，不仅会降低电池容量及缩短使用寿命，还会导致发热起火。SIINT致力于电池中的金属异物检测仪的开发，在今年9月份日本的分析展上展出了样机，现已经投产并开始销售。 　「SEA-Hybrid」把电极板和隔膜以及装在容器里的活性物质放到仪器中，选择检查程序后，只需点击开始测量，从X射线透视图像的拍摄到金属异物的检测及其元素分析都可自动运行。并且，分析结果中包括样品中的金属异物个数和各个异物的组成及其尺寸、显微镜的观察图像都可输出，由此可简单地知道金属异物的掺入途径。因为无需前处理且完全自动，所以可以方便地进行抽样检查和故障分析。SIINT将销售此仪器到电池厂家、原材料厂家等，为电池的品质提高作贡献。 【SEA-Hybrid的主要特征】 1.　 可在几分钟内对250× 200mm大小的样品检测出20&mu m大小的金属异物 例如要检测250× 200mm（约B5尺寸）大小的电池电极板中20&mu m大小的金属异物，以往的X射线透视检查仪需要十小时左右的摄像时间。SIINT通过新型X射线透视方法的开发，成功缩短了时间。检测速度成功达到了以往的100倍以上，可在3～10分钟内完成。 2.电极板的微小金属异物也可进行元素分析 对样品中检测出的金属异物可自动使用X射线荧光法进行元素分析。以往，对于电极板中可能存在的20&mu m左右的微小金属异物，只能分析存在于样品表面的异物。这是由于存在于内部时，异物产生的X射线荧光被基材所吸收，信号强度非常微弱。「SEA-Hybrid」采用独自研发的高能量X射线光学系统，可对电极・ 有机薄膜内部所含的20&mu m大小的微小金属异物进行元素分析。 3. 一体化的操作，提高作业效率 与以往的技术相比，金属异物的检测速度、元素分析速度大幅提高，并且把显微镜等都组合在一台仪器内，各个系统联动可全自动输出测量结果。因此，操作人员只需放置好样品，即可获得测量结果，大大提升了作业效率。 【SEA-Hybrid的主要规格】 被测样品尺寸 宽250× 深200mm 异物检测时间 3～10分钟左右（250× 200mm全面摄像、20&mu m大小异物的检测时间） 异物元素分析时间 1～4分钟左右　每检测出1个（根据异物尺寸及元素的不同，有时会发生变化） 装置 X射线发生系统冷却用水 仪器自身尺寸 1340（宽）× 1000（深）× 1550（高）mm 【价格】　5,800万日元～（不含税） 【销售目标台数】 20台（2012年度） 以上 本产品的咨询方式 中国： 精工盈司电子科技(上海)有限公司 TEL：021-50273533 FAX：021-50273733 MAIL：sales@siint.com.cn 日本： 【媒体宣传】 精工电子有限公司 综合企划本部 秘书广告部 井尾、森 TEL：043-211-1185 【客户】 精工电子纳米科技有限公司 分析营业部 营业二科 浅井、村松 TEL: 03-6280-0077 http://www.siint.com/

2020年8月起，岛津开启科技校园行活动，产品经理联合公司多部门共同走进高校用户，与高校学者共同探讨分析仪器应用技术，分享应用成果。 吡啶氮掺杂碳纳米薄片应用于高稳定的锂硫电池中的促进硫释放反应的研究 论文背景介绍 … 锂硫电池因其理论能量密度高而受到人们的高度评价。除了多硫化锂的溶解、锂化过程中的体积膨胀和硫的绝缘性质导致硫利用率低外，最终放电产物锂的不可逆相变被认为是锂硫电池容量下降的主要原因之一。幸运的是，新兴的材料科学和纳米技术使解决上述挑战成为可能，建设碳硫复合材料阴极被认为是一种经济有效的方法。 目前，基体材料的多孔结构和吸附/扩散性能是复合硫阴极设计需要考虑的主要因素。然而，另一个重要的因素，Li2S的激活，却经常被忽略。最终放电产物Li2S的不可逆相变是导致锂电池容量下降的主要原因之一。 在本文研究中，作者开发了一种高效的螯合方法来合成具有可控浓度和可调氮结构的高度多孔N掺杂碳材料，基于吡啶氮N掺杂纳米片的复合硫阴极显示出更好的循环稳定性和更高的容量。其中，制备具有可控氮浓度和可调氮结构的高孔隙氮掺杂碳有挑战性。 使用XPS对合成的多空N掺杂碳材料进行了表面元素化学态的表征。 合成工艺中，使用5克尿素或2、3、3.5、4和5克三聚氰胺合成的氮掺杂碳的名称分别缩写为N5U-C或N2M-C，N3M-C，N3.5M-C，N4M-C和N5M-C。 使用XPS分析这6个样品的化学成分，谱图显示由C、N、O组成。XPS谱图显示，N5U-C和N3.5M-C的元素组成相似，有利于比较不同氮结构在Li-S电池中的工作机理。N5U-C、N3.5M-C和其他4个样品的高分辨率N1s谱可以分为吡啶N（≈ 398.4 eV）、吡咯N（≈ 399.8 eV）和石墨化N（≈ 401.5 eV）三个不同的峰。显然，N5U-C的主要掺杂结构是吡咯基N，N3.5M-C的主要结构为吡啶N。高分辨率C1 s谱图证明了碳氮键（285.8 eV）的存在，被认为可以提高LiPSs的捕获能力。 结果表明，通过改变氮源的类型和用量，可以实现氮浓度和氮结构的隧道化。 作者：袁华栋 浙江工业大学

目前，锂离子电池电芯与模组正朝着超大容量，高度集成化方向发展，锂离子电池生产企业，系统集成商和主机厂为了获得更高的体积能量密度，正从100Ah电芯逐渐切换到200Ah以上大容量电芯，此外刀片电池，CTP，CTC技术以及4680型电池的广泛应用，对现有检测设备的测试能力提出新的极限挑战。基于联合Nissan，英国华威大学(WMG)和Element Energy参与由英国商业、能源和工业战略部主导的”英国能源存储实验室”项目，AMETEK(普林斯顿及输力强电化学)公司开发了新一代大容量动力电池评估系统。输力强分析的SI-9300R，是一套针对动力电池开发，测试，诊断和梯次利用分级筛选的一站式多通道电池评估系统，适用于多种不同类型电池的分析，并具有无与伦比的超高精度，测量和快速诊断能力。 动力电池开发-测试-分析-分级 动力电池对高比容量、快速充电和长寿命等特性的需求，使得电池测量面临着更大的挑战。在对动力电池测试设备市场深入分析，对动力电池和电动汽车生产企业需求的充分了解的基础上, Solartron Analytical开发出一整套针对动力电池开发，测量，分析和分级的系统解决方案。 SI-9300R 五大技术特点 1.超大容量电流量程：2A-300A200A连续，300A脉冲并联可达到1000A可以满足各种类型的单体动力电池及模组的测试需要，不仅可以满足传统的18650，21700等类型的圆柱型电池，同时可以满足日益增长的高容量软包及方形动力电池测试。 2.超高精度• 24-位高精度ADCs• 磁通量电流传感器-高精度低热漂移• 高精度电流电压测量：0.03%• 高精度阻抗测试：0.1%, 0.1deg可满足动力电池在开发，测试，分析，分级等复杂应用场景下的差异性测试需求3.超强能力随着对动力电池安全及性能的要求越来越高，如何在满足常规直流测试的前提下，同时实现动力电池电化学性能快速精确测量呢？交直流同步测试，一站式完成，无需切换接线，确保人机安全。集充放电技术，电化学测试技术于一身，可提供如线性循环伏安，线性扫描，恒电流，恒电压，恒功率恒电阻和HPC(高精度库伦法)等全套动力电池测试技术。 每通道标配交流阻抗功能，可完成动力电池在充放电过程中的动态EIS分析，模拟实际工况下的使用状态。每通道标配两个辅助分压功能，可同时同步监测单体电池中正负极或串联模组中的单体及总体响应。快速进行正负极或单体失效分析。 4.全新技术专利数据直存硬盘技术–保证系统的可靠性和数据安全性电网回馈式–多余电能回馈电网不会产生热能损耗体积小，节约空间通道电能共享–放电电能将用于对其他电池充电-优化电能使用，节能环保，减少碳排放。实时数据分析–测试时可进行实时DC/EIS数据分析, 实时诊断电池性能。 5.超快SoH诊断基于9300R强大的充放电仪叠加交流阻抗功能，及灵活开放的软件界面，可开发出动力电池快速SoH(健康状态)诊断功能。全球首个成功案例，输力强通过与英国华威大学合作，使用9300R ，针对NISSAN LEAF的退役动力电池模组开发出SoH专利算法，仅仅3分钟之内即可分析出电池的SoH，且其误差为+/-3%，远高于传统的直流方法。 这为动力电池梯次利用，分级筛选提供了高可靠性，巨大经济性的解决方案。 “工欲善其事，必先利其器“，输力强作为全球超高精度，超高可靠性的动力电池，研发，测试，分析和分级的领先品牌，一直持续致力于为广大科研用户提供最先进的技术解决方案。

近日，工信部发布最新统计数据，截至11月，中国手机用户已超过8.42亿户。随着手机产业规模扩大，用户增多，与之相关的手机电池等配件安全越来越受到用户关注。但对于手机电池检测的标准问题，业内也存在不同说法，并因此引发数次争议。 　　现行的《蜂窝电话用锂离子电池总规范》从2000年开始实施。相关标准主要参考镍氢、镍镉等电池的有关性能和特性。然而随着手机功能越来越强大，对电池容量的要求也越来越大，业界开始普遍采用容量更大、寿命更长的锂离子电池，镍氢、镍镉电池已经基本退出了手机行业。 　　现行《蜂窝电话用锂离子电池总规范》中规定，“热冲击试验的温度标准150℃，保持30分钟”。而目前的电池无法承受150℃的标准，尤其是超过1000毫安时的大容量电池只能通过130℃的试验，所以业界针对150℃还是130℃的标准已经争议多年。2007年夏新就因为检测标准不统一，而在电池“热冲击”实验中被指为不合格产品。 　　“2005年质检总局曾经制定过一个‘新国标’，我们日常检测中都适用这个标准。如果按这个标准进行检测的话，就不会出现不合格的问题。”一位不愿透露姓名的国产手机厂商负责人表示。记者了解到，他所说的“新国标”，是国家质检总局在2005年联合全国碱性蓄电池标准化技术委员会提出的，虽然这项标准一直没有正式公布，但包括工信部下属的泰尔实验室在内的多家官方检测机构，都已经适用这一标准进行产品检测。 　　类似的问题还有电池过充电，标准中规定单电池加载电压为10V，而“新国标”要求不低于4.6V。行业发展至今，锂离子电池普遍运用到手机已有10年，目前1000毫安时以上容量的电池在手机中已经普遍应用，随着智能手机销量的增长，消费者对大容量电池的需求也更加旺盛。“技术层面已经不存在问题，但我们呼吁国家相关部门召集企业制订符合行业发展水平及实用性的标准，并尽快出台。不要因为标准不统一、不明确造成市场和消费者的误解。”上述国产手机厂商负责人表示。

随着便携式仪器发展日趋迅猛及应用日渐成熟，用户对现场分析和检测能力的要求也越来越高。而对于大部分便携式仪器来说，其连续工作时间和续航能力都是一个明显的短板，特别是在一些应急现场和僻远地区，一个稳定安全、供电时间长的移动电源BCT显得异常重要。北京博赛德科技有限公司具有多年现场检测和应急监测的经验，依据长期的使用环境和客户特殊的使用习惯，特为HAPSITE ER（SMART）客户研发了本款Super Power便携式电池。该电池具有超大电池容量和超强续航能力（10~24小时），使用寿命长（5年）及重量轻使用方便等特点，通过专用电缆可以和便携式气质联用仪HAPSITE Smart/ HAPSITE ER轻松连接使用。产品通过CE及ROSH认证，可满足客户应急响应和现场/野外操作的需求。 系统特点微型设计：重量轻便于携带；定制电芯：进口锂电芯总容量≥120000mAh；高效低耗：能效比≥95%，长期负荷≤120W；多路可调：24V，9V和USB（5V）端口，必要时可以同时为手机，路由器等装置供电；航空接头：定制航空连接电缆用于HAPSITE ER/SMART与便携式电池的快速连接；便携背包：特制小包，防潮防雨保温并方便现场携带；安全可靠：完善的过载、过热、过充和短路保护，确保电源和负载安全电量监控：四级LED显示灯显示剩余电量直观可靠；简易支架：可选配的HAPSITE电源支架，将电源和HAPSITE主机BCT连为一体；不间断供电：可选配双头HAPSITE链接电缆，实现电池更换时不间断供电；客户定制：可以根据用户要求定制不同的专用连接电缆、输出电压和功率； Super Power便携式电池标配： Super Power电池1块便携背包1个单头连接线缆1根专用充电器1套 Super Power便携式电池选配：电池支架 ：充分考虑空间限制和便携要求，依据HAPSITE主机及电池外形定制该支架。使用该支架可以将Super Power便携式电池和HAPSITE主机BCT连接使其成为一个整体，无论仪器平放竖立还是肩背都不会影响使用，避免了搬运及使用的不便和可能的磕碰损伤。 双头连接线缆：考虑到长时间应急和现场使用可能造成的供电中断，特设计定制该双头航空连接电缆，可以将两块便携式电池和HAPSITE主机BCT连接，从而实现电池更换的不间断供电。（不建议客户长期用两块电池同时供电）Super Power便携式电池参数型号Super Power A-120容量（mAh）120000输出电压（V）5V 9V 24V输出功率5V 2A 9V 1.BCT 24V 6A充电电压（V）25.2V(专用充电器)充电时长（H）8~12参考使用时间（HAPSITE ER） （H）24~30特点日本原装进口锂离子电芯电池极限温度（°C）100尺寸（mm）245*100*60重量（Kg）1.8

前言9系超高镍三元锂离子电池是指正极材料元素比值为Ni:Co:Mn=9:0.5:0.5的三元锂离子电池，作为短期内已经将锂电池正极材料的潜力发挥到最大的方案，9系锂电池的理论能量密度甚至超过了300Wh/kg。由于9系锂电池具有超高的能量密度，受到了致力于提高新能源汽车续航里程的主机厂的密切关注。但高能量密度伴随着潜在的高危险性，因此获得9系电池的热失控特征参数尤为重要，但是9系锂电池的热失控过程非常剧烈，有较大概率会损伤仪器，因此9系锂电池的绝热热失控实验数据十分缺乏，电池热管理设计也缺少实验数据的支撑。本文利用杭州仰仪科技有限公司BAC-420A大型电池绝热量热仪进行了130Ah的9系NCM超高镍锂离子电池的绝热热失控测试，获得该电池热失控过程的相关热力学特征参数等信息。相关结果有助于帮助研究人员明确9系电池的热失控危害性，优化电池安全设计。实验部分1.样品准备实验样品：130Ah 9系NCM锂离子电池*1，260mm*100mm*25mm，100%SOC。2.实验条件实验仪器：杭州仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪；工作模式：HWS模式、温差基线模式；标准铝块：6061铝合金材质。图1 BAC-420A大型电池绝热量热仪3.实验过程3.1 温差基线校正：利用与电池大小形状一致的标准铝块进行温差基线模式实验，对热电偶及仪器进行校正；3.2 标准铝块HWS实验：利用标准铝块进行HWS模式实验，验证温差基线校正的效果及实验过程中仪器的绝热性能；3.3 电池HWS实验：为了防止9系电池热失控损坏炉腔，因此在电池外部增加了如图2所示的金属网防护罩，以HWS模式进行绝热热失控实验；图2 9系电池实验安装示意图及实物照片3.4 标准铝块HWS实验：电池HWS实验结束后，用标准铝块重新进行HWS验证实验，用于验证热失控后仪器功能是否正常及传感器漂移程度。实验结果图3 电池绝热热失控(a)温度-压力曲线及(b)温升速率-温度曲线如图3(a)所示，电池在82.68℃下的自放热温升速率达到了0.02℃/min的Tonset检测阈值；在131.67℃达到泄压温度Tv，泄压阀打开；随后在169.49℃达到热失控起始温度TTR (60℃/min)，电池发生热失控，数秒内温度快速升高至约1090℃，最大温升速率(dT/dt)max超过40000℃/min。并且通过图4所示的抗爆箱内外部的监控画面，可以发现电池的热失控过程十分剧烈，在极短的时间内喷射出强烈的射流火及大量浓烟，同时瞬间产生的高温高压气流对实验室墙面产生了一定的冲击作用。图4 (a)防爆箱内部视频及(b)防爆箱外部视频图5 电池残骸照片通过观察电池残骸可以发现，泄压阀位置完全崩裂，同时电池残骸基本仅剩外部铝壳，内部电池材料几乎全部从泄压口喷出，热失控后电池的质量损失率达到了85.97%，也侧面表明了9系电芯的热失控剧烈程度。图6 电池热失控前(a)后(b)铝块HWS模式实验曲线在电池实验前，通过标准铝块的HWS实验验证了仪器良好的绝热性能，如图6(a)，每个温度台阶铝块的温升速率均小于±0.002℃/min；电池测试后，为了确认仪器能否在承受9系锂电池的剧烈爆炸后仍然能正常使用，重新进行一次标准铝块的HWS实验。通过图6(b)可以发现，实验过程中仪器运行良好，并且每一个台阶的温升速率均低于±0.002℃/min，绝热性能依然优异，说明仪器功能完好，同时传感器未出现明显漂移。结论大容量9系超高镍NCM锂电池绝热热失控的剧烈程度高，实验室应具备足够的泄压泄爆面积（建议50平米以上），同时实验室墙面应进行加固。仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪具有优异的耐压和抗爆性，能够承受大容量超高比能电芯的热失控爆炸冲击。

目前，市场上使用的充电电池主要分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。铅酸电池主要用于动力电池领域，缺点是重金属铅对人体和环境的污染；镍镉电池主要用在笔记本、手机等消费电子领域，存在记忆效应、寿命短且有镉污染等问题；镍氢电池是镍镉电池的替代品，缺点是高温性差，具有记忆效应。唯有锂离子电池具有能量高密度、高电压、寿命长、无记忆效应等优点，近些年逐渐替代镍镉电池、镍氢电池，占据了消费电子领域大部分市场。中国制造2025，是中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领，其中节能与新能源汽车、新材料占据了十大领域的两席之地。锂离子电池产业已被列入国家“863计划”和“973计划”，是政府大力支持和发展的新能源产业之一。 作为新兴的绿色优质能源，锂离子电池的制造工艺要求非常高，关键材料的性能对电池的整体性能（比如电池容量、安全性能、使用寿命等）影响非常巨大，需要完善的质量监控手段严格控制制造过程。为了精确的对各个关键部件材料的质量工艺进行控制，锂离子电池各关键部件的分析检测方法就成为国内检测机构的重要工作之一。此外，废旧锂电池回收处理，有助于形成“生产-回收-再生产”的循环链，解决废旧锂电池污染和废物利用的问题，实现新能源汽车的持续发展。锂离子电池领域涉及仪器范围较广，有FTIR、XPS、SPM、XRD、EDX、GC/GCMS等。 岛津公司作为全球著名的分析仪器厂商，自1875年创业以来，始终秉承 “以科学技术向社会做贡献”的宗旨，不断钻研相关领域的最新技术。岛津公司秉承“为了人类和地球的健康”这一企业理念，为您奉上《岛津锂离子电池应用数据集册》，涉及锂离子电池正负极、隔膜材料、电解液成分检测以及电池原位充放电检测技术等领域，希望我们的努力能为您带来有益的帮助。

p & nbsp & nbsp 在新能源汽车产业繁荣发展的同时，动力电池回收利用问题也已成为业内关注的焦点。无论是从环境保护还是资源最大化利用角度而言，动力电池回收利用都已是箭在弦上，而动力电池回收利用也在逐渐彰显其利用价值。国内机构预测，废旧电池所创造的回收市场规模在2018年将超过52.87亿元，2020年将超过100亿元。 /p p 　　动力电池规模化退役时限渐行渐近。按照新能源汽车的使用周期和我国新能源汽车的市场化进程，今年将是新能源汽车动力电池大规模报废回收布局窗口。 /p p 　　近年来，我国新能源汽车产业发展一直在稳步提升。据统计，2017年我国新能源汽车销量达77.7万辆，截至当年累计保有量约180万辆。而逐渐扩大的新能源汽车体系背后，动力电池报废回收再利用等方面的需求也随之加大。估算显示，动力电池“退役潮”今年将开始爆发，如按70%实施梯次利用计算，2020年将有约6万吨废旧电池等待处理。目前国内的动力电池主要是锂离子电池，其成分中的正极材料有可能造成重金属污染。 /p p 　　在此背景下，我国有关动力蓄电池回收利用的政策不断出台。七部门印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，强调落实生产者责任延伸制度，要求汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任。随即，工信部公布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》明确，对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集。业内预测，随着相关技术的不断突破，政策发布速度将加快，预计相关标准也将在2018年发布。 /p p 　　一边是蜂拥而至的批量报废，一边是尚处起步的新兴领域，动力电池回收将历经怎样的考验?由于体积大、成分复杂，动力电池回收再利用面临诸多限制和较高技术门槛。诚如电池类型、电池容量和电压平台均存在不小的差异，这是动力电池梯次利用面临的第一道坎，因此如何科学评估退役电池也成为决定电池“去哪儿”的第一关。同时我国没有出台动力电池的统一标准，要大范围集中利用还有困难。 /p p 　　除了技术难题外，在多位业内人士看来，动力电池回收问题的焦点在于谁来收、怎么收及采用何种模式回收都不确定。当前倡导退役动力电池先梯次利用再报废回收的原则，并且要求整车企业作为动力电池回收主体，承担动力电池回收责任。而在回收模式上，因“退役潮”暂未大规模到来，不少企业面临盈利难题，短期内仍难实现规模效应。 /p p 　　尽管起步艰难，前景却被业内普遍看好。甚至有机构预测，动力电池回收市场将形成百亿元新“风口”。这也是目前除了车企、电池企业、原材料回收企业，资本也大举进军该领域的原因，他们也在谋求这一领域的新机遇。迄今，新能源汽车动力电池的梯次利用和回收利用有望根据适用场景依次展开，新能源汽车产业链企业已经积极布局电池回收利用领域。 /p p 　　其中，部分车企选择以合作的形式，联手其他公司共同推进国内动力电池回收再利用等相关事项。长安、比亚迪、银隆新能源等16家整车及电池企业与动力电池回收利用大户中国铁塔公司达成合作，解决退役动力电池回收再利用等问题。除了整车企业，电池生产企业也对此进行了积极探索，宁德时代、中航锂电、比克电池、国轩高科等企业都建立了电池回收网络，开始布局动力电池回收业务。 /p p 　　截至目前，仅有少数车企开展了相关布局。相对于即将进入市场的报废动力电池总量来说，仍然是“杯水车薪”，总体而言，回收主体还处于缺位状态。因而，不论是市场规模还是处理技术都需要时间来完善。但业界一种普遍的观点是，控制退役电池的品质和安全是梯次利用技术的难点，必须研发相关检测技术和设备，才能准确判断退役电池能否进入梯次利用市场，并确定应用场景。 /p

新能源汽车动力电池系统属于高压部件，会影响整车安全性及可靠性。动力电池用于带动车辆电动机，还包括起步、照明、点火等功能，所以提前诊断故障及处理十分重要。为了保障动力电池的安全、稳定、高效运行，在研发、设计、生产和使用的过程中，都要进行严格的检测。FLIR红外热像仪，陪伴动力电池从研究到使用的整个流程，为新能源汽车提供了有效的帮助！研发监控：电池热滥用工况试验电池在批量生产前，要在实验室经过无数次的滥用试验，以确保各个指标的合格，也可以预料新能源汽车出现事故时，所能引起的后果。位于印第安纳州纽伯里的电池创新中心(BIC)，曾使用FLIR高速红外热像仪监测电池针刺测试全过程，从而了解到电池极限温度。通过FLIR热成像仪，工程师不仅可以很容易看到在滥用测试时电池外部发生的情况，还可以看到内部发生的情况，以及热量的变化情况。生产监控：查看电池组装防止“热失控”大多数电动汽车的电池模块和电池组在组装时会使用具有一定电量的电池，当各个电池模块连接时，电流将开始在组件之间流动。这种电流会导致电池或模块的温度升高，温度过高会引起“热失控”，从而导致电池损坏甚至爆炸。如果生产商使用FLIR A系列热像仪实时监控组装过程，就能及时发现异常升温情况，发出警报可避免这种情况的出现！点击图片，查看案例详情出厂监控：提高动力电池的合格率新能源汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池，当电池之间存在不正确的机械连接时，就可能导致高电阻、电源损失甚至电池起火。选择FLIR固定安装式热像仪可用于排查出由不良或松动的电气连接引起的电阻增加而引起的温度升高，及时揪出故障电池，从而保障出厂电池的质量，提高产品合格率！使用监控：监控电动游艇保安全真实案例：通过马耳他海事安全调查局（MSIU）对停泊在意大利奥尔比亚的MY Siempre游艇火灾的报告显示，促使游艇所有者更愿意选用FLIR连续状态和安全监控用红外热像仪，来连续监控各种设施的温度状况，可及时发出预警，避免游艇火灾的发生！点击图片，查看案例详情伪事故监测：锂电池失效性测试如何全方位地测试锂电池的失效性呢？国内某车辆检测研究院测试的方法是将锂电池安装在加热板上，然后进行充放电实验。通常电池加热到100多度时就会失效，有的电池向外喷射气体及液体；有的起火燃烧；有的甚至会发生爆炸。所以，在测试过程中，快速、直观地检测电池的最高温度是重中之重。点击图片，查看案例详情新能源汽车各个部件的研发与质量控制新能源汽车制造厂及其供应商在其产品研发和质量控制过程中，使用FLIR自动化在线式热像仪对汽车的各个部件进行研发与实验检测，包括三电系统、车身设计、轮胎耐久性实验、安全气囊、车灯研发、转向盘加热等，最大限度保证汽车组件的可靠性，实现整车质量的提升。点击图片，查看案例详情消防安全：定期检测电池状况电动汽车充电起火已造成多起严重火灾事故，甚至包括Tata、TESLA及OLA等巨头亦无法幸免。新能源电动汽车在充电的时候会发现其有发热的现象，一般情况下的发热是正常现象，而异常发热很有可能会使电池容量降低、缩短电池寿命，因此我们要定时检测动力电池充电时的状况，确保电池的持久性和安全性！

在国家自然科学重点项目、杰出青年基金等资助下，复旦大学新能源研究院夏永姚教授课题组多年来一直从事锂离子嵌入化合物在水溶液电解质中特性的研究，近期在这一领域取得重要进展，最新研究成果发表在《Nature Chemistry》上(2010, 2，760-765)。 　　众所周知，相对于目前广泛用于摄像机、笔记本电脑、移动电话等移动通讯器件的有机电解质溶液锂离子电池，水溶液电解质的锂离子电池具有价格低廉，无环境污染，高安全性能等优点而倍受人们关注，但其循环性能差的问题一直未能解决。夏永姚研究组从理论和实验上证实，在水和氧气存在下，作为电池负极的电极材料会被氧气氧化是造成水系锂离子电池容量衰减的主要原因。他们通过消除氧(电池密封)和选择合适的电极材料，大幅提高了电池的循环性能。这种电池将来可望用于风力、太阳能发电等能量储存、智能电网峰谷调荷和短距离的电动公交车等。该研究成果发表后，得到包括Chemistry World，科技日报、科学时报等媒介的报道。

p 　　 /p p 　　新能源汽车的高速发展让全球电动汽车的保有量达到了一个新的里程碑，据相关数据显示，到2017年为止，全球电动汽车保有量(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车)超过300万辆，相比2016年增长了57%。 /p p 　　作为新能源汽车“心脏”的动力电池配套量自然也逐年增加，而目前市场上流通的新能源汽车的质保期多以5年或8万公里为标准。若照此标准计算，2009年至2012年推广的新能源汽车或行驶里程接近8万公里车辆的动力电池已经到了需要更换的标准。对此，业内人士估计，2018年累计废旧动力电池报废量将超17万吨，从中回收的镍、钴、锰等金属将为电池原材料市场创造超53亿元的价值。同时，动力电池退役数量每年将以几何级的数量增长，在巨大商机的背后也隐藏着一场新的环保隐患。 /p p 　　在今年3月，工信部等七部委联合发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，办法中提到目前需探索形成动力电池回收利用创新的商业模式，并且支持国内企业结合各地区试点工作开展动力电池梯次利用示范工程。目前国内动力电池回收产业尚未成熟，电池回收量少、回收网络不健全、环保风险大等因素也成为了动力电池回收行业发展路上最大的阻碍。 /p p 　　眼下，废旧动力电池回收利用一般分为两种形式：梯次利用和拆解利用。梯次利用主要针对电池容量降低使得电池无法使电动车正常运行，但是电池本身没有报废，仍可以在别的途径继续使用的电池。 /p p 　　拆解利用则是将电池进行资源化处理，回收有利用价值的再生资源，如钴、锂等有价金属。通过对废弃动力电池进行拆解利用，将镍、钴、锂等有价金属进行提取进行循环再利用，能够在一定程度规避上游原材料稀缺和价格波动风险，降低电池生产成本。业内相关人士告诉笔者，动力电池电浆中的镍、钴、锂纯度相比起矿石和矿物盐中提取的原料纯度会高出许多，这也是动力电池拆解利用市场的获利根本原因。 /p p 　　目前，国内新能源汽车多数搭载三元锂电池和磷酸铁锂电池，对于磷酸铁锂电池，由于不含有钴等贵重金属，回收拆解经济效益不高，但其循环性能较优，因此磷酸铁锂电池倾向适用于梯次利用。对于三元电池，因其含有钴贵金属元素，循环性能欠佳，因此三元电池倾向于拆解利用。相关数据显示，根据现有技术水准，金属钴回收率为95%，碳酸锂回收率85%，同时参考当前金属钴及碳酸锂价格走势，预计至2020年电池回收市场空间可达107亿元，至2024年可提升至245亿元。 /p p 　　除了巨额利润之外，国家出台的一系列制度也正在逐渐引导动力电池回收行业形成其商业模式，第三方机构、材料企业和电池企业也不断将目光转向这杯“羹”。 /p p 　　目前，第三方回收企业以格林美、湖南邦普、赣州豪鹏等企业为代表，依靠着其专业的回收技术、设备、资质和渠道等优势迈入了动力电池回收领域 锂电材料企业方面则以华友钴业、赣锋锂业和寒锐钴业等矿业巨头为代表，在近年先后斥巨资设立了各自的锂电池循环回收利用项目 动力电池企业方面由于动力电池回收责任制的设立，动力电池企业也渐渐成为电池回收商业模式的“主角”，如CATL巨资打造“电池生产-销售-回收”产业环、比亚迪与格林美合作构建“电池再造”的循环体系、国轩高科自建“动力电池回收利用试用流水线”等。 /p p 　　可见，随着国家政策、产业链下游需求、上游原材料价格激增、动力电池回收市场高利润等因素的推动，国内未来几年必将形成一个多元化、激烈极其竞争的动力电池回收市场，各大企业或只有及时开发和制定出各自独有的商业模式，才能尝到这“百亿级市场”的甜头。 /p p 　　 /p p br/ /p

p 　　 strong 美国西北大学的研究人员发现了可稳定创纪录高储电量电池性能的新方法。 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 1-1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/e211e33e-7d72-40e5-911f-ee1ef1fbcc48.jpg" / /p p style=" text-align: center " 电池正极结构示意图，红色为锂，绿色为氧，紫色为锰，深蓝色为铬，浅蓝色为钒。(来源：美国西北大学) /p p 　　在锂锰氧化物正极基础之上，这一创新可以使 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 智能手机 /span 和 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 电动汽车 /span 的电量增加至 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 两倍 /span 以上。 /p p 　　“ span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i 这一电池电极已达到某一有记载最高的过渡金属氧化物基电极的容量。它的容量已超过你现用手机或电脑的两倍。 /i /span /p p style=" text-align: right " span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i 美国西北大学McCormick工程学院，材料科学与工程专业Jerome B. Cohen教授Christopher Wolverton /i /span ” /i /span /p p 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “这种电极的高容量表明其在用于电动车辆锂离子电池的目标上有了巨大提升。” /i /span Christopher补充道。 /p p 　　这一研究已于5月18日在科学发展杂志上在线报道。 /p p 　　锂离子电池以在正负极间往复迁移锂离子的方式而工作。正极使用含有锂离子、过渡金属和氧的化合物制取。过渡金属，通常为钴，当锂离子在正负极间来回迁移时有效地储存和释放电能。正极容量因而受到参与反应的过渡金属中的电子数量的限制。 /p p 　　一个法国研究团队于2016年首次鉴别出大容量锂锰氧化物的性能。 span style=" color: rgb(32, 88, 103) " strong 通过使用成本更低的锰替代传统用的钴，研究人员开发出一个成本更低廉且具有之前两倍容量的电极。 /strong /span 但它也并非完美无瑕。 strong span style=" color: rgb(32, 88, 103) " 由于电池性能在头两个循环过程中会大大削减，科学家们认为它无法应用于市场。与此同时，他们并未完全理解电池性能衰退及其拥有大容量的化学根源。 /span /strong /p p 　　在绘出一个综合的，原子间相接的正极图像之后，Wolverton的团队发现了材料具备高性能背后的原因： span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 它驱使氧参与到反应过程中来。通过使用氧及过渡金属来储存与释放电能，电池具有了更大的容量来储存及利用更多的锂。 /strong /span /p p 　　随后，西北大学的团队将他们的研发重点转向如何稳定电池性能并阻止它的迅速衰减。 /p p 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “通过充电过程理论的辅助，我们运用高速计算彻底检索元素周期表，以寻找合金化该含有其它元素化合物的方法，从而去增强电池的性能。 /i /span /p p style=" text-align: right " span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i 文章共同第一作者，Wolverton 实验室的前博士生Zhenpeng Yao” /i /span /p p 　　 strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 计算鉴别出两种可能有效的元素：钒和铬。研究团队预估将锂锰氧化物与其中的一种混合将会产生可维持正极无与伦比高性能的稳定化合物。随后，Wolverton和他的搭档将在研究室中对这些理论上的化合物进行实验检测。 /span /strong /p p 　　该研究作为电化学能源科学中心，这一由美国能源部科学局资助的能源前沿研究中心的一部分，受到了其基础能源科学项目(项目编码：DE-AC02-06CH11357)的支持。哈佛大学的博士后研究人员Yao，与麻省理工学院的博士后研究人员Soo Kim，均为Wolverton实验室的前成员，并作为文章的共同第一作者。 /p

锂电池样品制样前处理及表征整体解决方案交流会会议时间2023年2月28日 09:00-15:30地址：广东省广州市番禺区番禺大道北555号天安科技园总部6号楼2栋会议内容 锂离子电池是一种新型和高性能的电池，广泛应用于汽车、电力储能、备用电源、电动工具和模型等领域。锂离子电池产业已被列入国家“863计划”和“793计划”，是政府大力支持和发展的新能源产业之一。 作为新兴的绿色优质能源，锂离子电池的制造工艺要求非常高，关键材料的性能对电池的整体性能（如电池容量、安全性能、使用寿命等）影响非常巨大，需要完善的质量监控手段严格控制制造过程。本次会议将针对锂离子电池的制样前处理和表征手段进行方案介绍和案例分享，希望本次交流能给大家提供有益的帮助！会议议程抽奖礼品一等奖：京东购物卡500元 1名二等奖：电动牙刷套装 5名三等奖：保温杯 10名*凡参会者均可获得精美笔记本+英雄金属中性笔+鼠标垫各一份，本次会议免费参与，提供午餐，其他自理。识别上方二维码报名参会

p strong 一、前言 /strong br/ 　　锂电池与我们生活息息相关，扮演着不可或缺的角色。比如我们每天不离手的手机以及笔记本电脑，家用电器等。作为交通工具的飞机、混合动力车、电动车等对锂离子电池的需求也显著增加。在锂离子电池的制造过程中，有很多东西是必须严格控制的，一是粉尘，二是金属颗粒，三是水分。 br/ strong 二、水分对锂电池的影响及市场现状 /strong br/ strong 2.1 水分会对锂离子电池造成哪些不良影响？ /strong br/ 　　主要表现为电池容量小，放电时间变短，内阻增大，循环容量衰减，电池膨胀等现象，因此在锂离子电池的制作过程中，必须要严格控制环境的湿度和正负极材料、隔膜、电解液的含水量。 br/ strong 2.2 锂离子电池水分控制方法检测现状？ /strong br/ 　　目前市场上水分含量测定的技术方法最常用的是加热失重法和卡尔费休法，由于锂电池行业所测样品含水量极低，加热失重法水分测定仪的精度根本达不到，这种方法被直接排除。 br/ strong 三、分析与方法 /strong br/ strong 3.1 仪器 /strong br/ 　　AKF-BT2015C 锂电池卡氏水分仪 br/ strong 3.2 技术参数及特点 /strong br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/2f8bdcbf-c688-4dfd-aa4d-bedd9c41a0f0.jpg" title=" 1.jpg" / /p p strong 特点： /strong br/ 1. 卡氏顶空样品瓶加热技术，有效避免加热炉膛和反应杯污染； br/ 2. 禾工独创的样品瓶连接器，让载气无须穿刺样品瓶隔垫即可进入到样品瓶内部，密封性好，减少隔垫耗材的同时可拆卸方便； br/ 3. 精确流量控制设计，载气消耗量仅为同类进口产品管式加热炉的十分之一； br/ 4. 大功率散热槽设计，迅速冷却样品瓶，提高工作效率； br/ 5. 7& quot 高分辨率彩色触摸屏界面，多参数显示，直观简洁；一键测定，操作极为简便； br/ 6. 防凝结保温管路无死体积设计，保证挥发后的水分管壁系统无残留； br/ 7. 加热温度最高达300° ，0-100ml 气体流量自由调节，满足大多数固体原料水分测定需求； br/ 8. 全自动恒流极化检测，无需人工设定终点，检测精度高，水分测量分辨率达到0.1ug br/ 9. 一键启动，操作简单，稳定可靠，故障低，使用寿命长； br/ strong 3.3 分析原理 /strong br/ 　　样品用卡氏加热炉专用密封进样小瓶装载，用顶空瓶连接器密闭后进入加热槽中，样品中的水分（还可能有其他挥发性的溶剂）以蒸气的形式完全释放，通过干燥载气（如干燥的空气或者氮气）由顶空瓶经加热伴管路转移到KF 滴定杯中，然后卡尔费休水分测定仪进行检测并显示测量数据。 br/ strong 3.4 检测方法 /strong br/ 1.将电解液注入电解池以及电解电极的阴极室内，液位至下刻度线，加入微量水然后电解至平衡。 br/ 2.将气源连接至卡氏加热炉，将干燥样品瓶装入加热槽，温度设置为250℃,流量调整为50mL/min，吹扫样品瓶和管路内可能存在水分，等待再次平衡。 br/ 3.将样品瓶移至冷却槽冷却后取出，用电子天平称取约0.5~3g 样品置于样品瓶内，然后在水分仪上点击开始测量，同时将样品瓶装入加热槽。 br/ 4.输入样品称取的重量，等待测量结束后显示最终测量结果。 br/ strong 四、数据与结论 /strong br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/c2469d3d-16f8-4766-a1cb-7d8da27630e8.jpg" title=" 2.jpg" / /p p strong 结论说明： /strong br/ 　　通过本实验方法，可以精确测得锂离子电池原料的水分含量，检测结果精度与重复性均达到进口同类产品的水平。AKF 库仑法卡尔费休水分测定仪和KH-1 卡氏加热炉顶空进样器联用，能自动扣除漂移，操作便捷，能准确可靠的测出锂电池跟原料的含水量。 /p

p 　　在新能源汽车产业繁荣发展的同时，动力电池回收利用问题也已成为业内关注的焦点。无论是从环境保护还是资源最大化利用角度而言，动力电池回收利用都已是箭在弦上，而动力电池回收利用也在逐渐彰显其利用价值。国内机构预测，废旧电池所创造的回收市场规模在2018年将超过52.87亿元，2020年将超过100亿元。 /p p 　　动力电池规模化退役时限渐行渐近。按照新能源汽车的使用周期和我国新能源汽车的市场化进程，今年将是新能源汽车动力电池大规模报废回收布局窗口。 /p p 　　近年来，我国新能源汽车产业发展一直在稳步提升。据统计，2017年我国新能源汽车销量达77.7万辆，截至当年累计保有量约180万辆。而逐渐扩大的新能源汽车体系背后，动力电池报废回收再利用等方面的需求也随之加大。估算显示，动力电池“退役潮”今年将开始爆发，如按70%实施梯次利用计算，2020年将有约6万吨废旧电池等待处理。目前国内的动力电池主要是锂离子电池，其成分中的正极材料有可能造成重金属污染。 /p p 　　在此背景下，我国有关动力蓄电池回收利用的政策不断出台。七部门印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，强调落实生产者责任延伸制度，要求汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任。随即，工信部公布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》明确，对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集。业内预测，随着相关技术的不断突破，政策发布速度将加快，预计相关标准也将在2018年发布。 /p p 　　一边是蜂拥而至的批量报废，一边是尚处起步的新兴领域，动力电池回收将历经怎样的考验?由于体积大、成分复杂，动力电池回收再利用面临诸多限制和较高技术门槛。诚如电池类型、电池容量和电压平台均存在不小的差异，这是动力电池梯次利用面临的第一道坎，因此如何科学评估退役电池也成为决定电池“去哪儿”的第一关。同时我国没有出台动力电池的统一标准，要大范围集中利用还有困难。 /p p 　　除了技术难题外，在多位业内人士看来，动力电池回收问题的焦点在于谁来收、怎么收及采用何种模式回收均不确定。当前倡导退役动力电池先梯次利用再报废回收的原则，并且要求整车企业作为动力电池回收主体，承担动力电池回收责任。而在回收模式上，因“退役潮”暂未大规模到来，不少企业面临盈利难题，短期内仍难实现规模效应。 /p p 　　尽管起步艰难，前景却被业内普遍看好。甚至有机构预测，动力电池回收市场将形成百亿元新“风口”。这也是目前除了车企、电池企业、原材料回收企业，资本也大举进军该领域的原因，他们也在谋求这一领域的新机遇。迄今，新能源汽车动力电池的梯次利用和回收利用有望根据适用场景依次展开，新能源汽车产业链企业已经积极布局电池回收利用领域。 /p p 　　其中，部分车企选择以合作的形式，联手其他公司共同推进国内动力电池回收再利用等相关事项。长安、比亚迪、银隆新能源等16家整车及电池企业与动力电池回收利用大户中国铁塔公司达成合作，解决退役动力电池回收再利用等问题。除了整车企业，电池生产企业也对此进行了积极探索，宁德时代、中航锂电、比克电池、国轩高科等企业都建立了电池回收网络，开始布局动力电池回收业务。 /p p 　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　截至目前，仅有少数车企开展了相关布局。相对于即将进入市场的报废动力电池总量来说，仍然是“杯水车薪”，总体而言，回收主体还处于缺位状态。因而，不论是市场规模还是处理技术都需要时间来完善。但业界一种普遍的观点是，控制退役电池的品质和安全是梯次利用技术的难点，必须研发相关检测技术和设备，才能准确判断退役电池能否进入梯次利用市场，并确定应用场景。 /span /p p br/ /p

硅负极商业化应用的瓶颈硅负极具有极高的理论比容量（＞3500 mAh/g）、较低的充放电电压平台（0.5 V vs. Li+/Li）以及非常丰富的自然储量等优势，被认为是下一代高能量密度锂离子电池最具发展潜力的负极材料之一。然而，在实际应用中，硅负极面临着一个迄今尚未解决的技术瓶颈，即较差的循环稳定性。特别是硅基全电池，其循环性能往往不超过100圈，这主要归功于硅负极的本征缺陷：1）硅负极在嵌锂和脱锂过程中会发生较大的体积变化(300%)，极易导致硅颗粒的破裂和粉化，以及与集流体的剥离；2）由于Li-Si 合金的高反应性，会导致固体电解质界面膜（solid electrolyte interphase, SEI）的不断破裂和重新生成，造成电解液和活性锂的持续消耗，最终造成硅负极的容量快速衰减。针对硅负极存在的问题和挑战，科学家们开发了许多先进的改性策略来缓解容量衰减，如纳米结构设计、探索新型聚合物粘结剂、电解液改性、不同的预锂化策略和硅/石墨复合等等。尽管这些策略均在一定程度上提高了硅负极的循环性能，但是没有一种策略能够同时解决上述所有问题，硅负极的商业化应用之路仍然任重道远。突破瓶颈，新型微硅全固态电池稳定循环500次，容量保持率高达80%2021年9月24日，加州大学圣地亚哥分校的华人美女科学家孟颖（Ying Shirley Meng）教授团队提出了一种全新的方案可以一次性解决硅负极面临的上述问题，即通过使用硫化物固态电解质以及不含碳的99.9 wt.%微硅(μSi)阳极的组合，组装了一种高性能的纯硅阳极全固态电池（ASSB）。所制备的全电池不仅能够在高面电流密度（5 mA cm-2）和宽温度范围内（-20 ℃到80℃）稳定运行，还可以提供高达 11 mAh cm-2 (2890 mAh g-1) 的面积容量。研究表明，该电池可以在5 mA cm-2的电流密度下稳定循环 500 次，容量保持率高达 80% ，且平均库伦效率高达99.9% ，是迄今为止报道的微硅全电池的最佳性能。如此优异的性能主要归因于微硅阳极和硫化物电解质之间理想的界面特性以及锂硅合金独特的化学机械行为，从而彻底解决了硅负极存在的连续的界面生长和不可逆的锂损失等问题。上述研究成果以“Carbon-free high-loading silicon anodes enabled by sulfide solid electrolytes”为题，发表在国际顶级期刊《Science》上。文章的第一作者是加州大学圣地亚哥分校的Darren H. S. Tan博士，通讯作者是孟颖（Ying Shirley Meng）教授和Zheng Chen教授。值得注意的是，早在2017年，Darren H. S. Tan、ERIK A. WU、ZHENG CHEN 和Ying Shirley Meng便共同创立了一家专注于全固态电池技术的初创公司 UNIGRID Battery。其中，Darren H. S. Tan为公司的CEO，ERIK A. WU担任公司的CTO，ZHENG CHEN 和Ying Shirley Meng教授担任公司的技术顾问。目前，该公司已经获得文章所开发的技术的使用权。微硅全固态电池的设计思路和创新之处1）选择基于硫化物的固态电解质(SSE)可以保证优异的界面特性。由于硅负极的稳定性问题主要来自阳极与液体电解质的界面，因此作者选择使用SSE，因为它能够形成稳定且钝化的 SEI。同时，与传统的液态电池结构不同，SSE 不渗透多孔 μSi 电极（图 1），且将SSE 和 μSi 电极之间的界面接触面积减少到二维（2D）平面。在 μSi 锂化后，尽管体积膨胀，但二维平面仍被保留，从而防止了新的SEI界面产生。2）制备出由99.9 wt% μSi 和0.1%PVDF组成的纯硅阳极，去除阳极中碳导电添加剂，可以减少SSE的分解和不必要的副反应。碳的消除显着减少了与固体电解质的界面接触（和不需要的副反应），避免了液体电解质通常发生的连续容量损失。同时，如图 1 所示，负极 μSi 颗粒保持彼此直接的离子 (Li+) 和电子 (e-) 接触，确保了 Li+ 的快速扩散和 e- 在整个电极中的传输，不受任何电子绝缘成分（如 SEI 或电解质）的阻碍。鉴于此，作者使用由 99.9 wt% μSi 组成的 μSi 电极、硫化物SSE和锂镍钴锰氧化物 (NCM811)组装了一种纯硅μSi||SSE|| NCM811全固态电池。在锂化过程中，在 μSi 和 SSE 之间形成钝化 SEI，然后在界面附近对 μSi 颗粒进行锂化。然后，高反应性的 Li-Si 与其附近的 Si 颗粒发生反应。反应在整个电极中传播，形成致密的 Li-Si 层。值得注意的是，得益于 Li-Si 和 μSi 颗粒之间的直接离子和电子接触，在 μSi 锂化过程中，Li-Si 的形成可以在整个电极中传播（图 1）。而且，这个过程是高度可逆的，不需要任何过量的锂。图 1.ASSB 全电池中 99.9 wt% μSi 电极的示意图。无碳纯硅阳极减少了SSE的分解，Si-SSE界面的钝化阻止了不必要的副反应为了证明消除阳极中碳的重要性，以及 Si-SSE 界面的钝化性质，研究人员制备了两种有20wt%碳添加剂和无碳添加剂的硅阳极，并表征和量化了 SSE 分解产生的 SEI 产物。CV曲线显示，不含碳的电池表现出大约 3.5 V 的初始电压平台，这是 μSi||NCM811 全电池的典型特征（图2A）。然而，含 20 wt % 碳的电池却在2.5 V 处出现电压平台，这说明在达到 3.5 V 以上的锂化电位前发生了SSE 电化学分解。XRD表征同样证实，在使用碳的电池中，大部分原始 SSE 的衍射信号不再存在（图2B），表明电解质严重分解。XPS分析进一步表明，碳的存在会导致更大程度的 SSE 分解。与不含碳的电极（图 2C 中间）相比，含碳电极（图 2C，底部）的 PS43-硫代磷酸盐单元信号的峰值强度下降幅度更大。因此，与传统的含碳电极相比，无碳电极将大大减少 SSE 分解，从而提高电池的首次循环库仑效率 (CE%) 和倍率性能。图 2. Si-SSE 界面SI成分的表征。同时，研究人员还采用滴定气相色谱 (TGC) 来量化 SEI 增长并确定其钝化和稳定性质。通过组装五个 μSi||SSE||NCM811 全电池，并分别进行 1 到 5 次循环（图 3A）发现：所有电池的首次库伦效率均大约76%，第二圈就迅速上升至 99%。结果表明，在第一次循环后，发现形成的 SEI 总量为电池容量的 11.7%，而在第二次循环中这一数量略有增加至 12.4%。在随后的循环中，发现累积的 SEI 和活性 Li+ 均保持稳定且相对不变，表明界面钝化可防止 Li-Si 与电解质之间发生不必要的连续反应。为了评估延长循环期间的 SEI 稳定性，研究人员制造了一个 Li-Si 对称电池，并在 5 mA cm-2 下循环，每次循环使用 2 mAh cm-2 的容量（图 3C）。电化学阻抗谱 (EIS) 测量发现阻抗在 200 次循环后保持稳定（图 3D），证实 SEI 在本质上是钝化的。图 3. SEI 增长的量化效应。(A) 滴定气相色谱中使用的全电池的电压曲线， (B) Li-Si 和 SEI 相对于电池容量的相对含量， (C) Li-Si 对称电池的电压曲线，和 (D) EIS奈奎斯特图。Li-Si 和 SSE独特的化学和机械性能保证了良好的界面接触为了可视化 Li-Si 的形态演变，研究人员采用聚焦离子束SEM技术表征了在原始、锂化和脱锂状态下三个单独的 μSi 电极的横截面形貌：1）在原始状态下（图 4A），观察到离散的 μSi 颗粒（2 至 5 μm），压延后电极孔隙率为 40%；2） 锂化后（图 4B），电极变得致密，大部分孔隙在原始 μSi 颗粒之间消失。此外，单独的 μSi 颗粒之间的边界已经完全消失，整个电极已成为相互连接的致密锂硅合金；3）脱锂后（图 4C），μSi 电极并没有恢复到其原始的紧密微粒结构，而是形成了大颗粒，且大颗粒之间存在空隙。能量色散 X 射线 (EDS) 成像证实孔隙确实是空隙，没有证据表明每个脱锂颗粒之间存在 SEI 或 SSE。相比之下，由于整个颗粒表面形成了SEI，液态体系下的锂化 μSi 颗粒不会合并并保持分离。为了进一步量化循环过程中的厚度增长和孔隙率变化，研究人员还制备了质量负载约为 3.8 mg cm-2 的 μSi 电极，并在充电和放电状态下测量了它们的厚度。在原始状态下，电极的厚度为约 27 μm，在锂化为 Li3.35Si 后，厚度增加到约 55 μm，脱锂后厚度达到约 40 μm，计算出的孔隙率为约 30%。与原始 40% 相比，脱锂状态下的孔隙率较低。尽管厚度和孔隙率变化相对较大，但在多次循环后观察到相似的形态和厚度，SSE 层和脱锂的 Li-Si 的多孔结构之间仍然保持良好的接触（图 4C）。这表明 Li-Si 和 SSE 的机械性能在保持界面完整性以及沿 2D 界面保持与阳极的接触方面起着至关重要的作用。图 4. 99.9 wt % 微硅负极的锂化和脱锂的可视化。(A) μSi 电极的原始多孔微结构， (B) 锂化后具有致密互连 Li-Si 结构， (C) 脱离后形成大而致密的 Si 颗粒，且颗粒之间形成空隙。纯硅阳极全电池性能得益于上述的 组合优势，该μSi||SSE|| NCM811全固态电池可以实现高达 5 mA cm-2 的电流密度、-20° 和 80°C 之间的工作温度范围以及高达 11 mAh cm-2 (2890 mAh g-1) 的面积容量（图5）。同时μSi||SSE|| NCM811在 5 mA cm-2 下进行500 次循环后仍然可提供 80% 的容量保持率，证明了纯微硅阳极全固态电池具有优异的循环稳定性。图 5. μSi||SSE||NCM811 全固态电池性能：(A) 高电流密度测试， (B) 宽温度范围测试， (C) 高面积容量测试， (D) 室温下的循环寿命。总体而言，这种方法为解决μSi阳极存在的基本界面和性能问题提供了新的解决方案，对推进硅负极商业化具有重要的意义。作者简介通讯作者：孟颖 (Ying Shirley Meng)孟颖教授在中国杭州出生并长大，在新加坡接受高等教育。2005 年获得新加坡-麻省理工学院联盟微纳米系统高级材料博士学位，随后进入麻省理工学院从事博士后研究。2011 年获得美国国家科学基金会 (NSF) CAREER 奖，2013 年获得加州大学圣地亚哥分校校长跨学科合作奖，2014 年巴斯夫和大众汽车电化学科学奖，电化学学会 CW Tobias 青年研究员奖（2016 年），IUMRS-新加坡青年科学家研究奖（2017 年）、国际储能与创新联盟（ICESI）首届青年职业奖（2018 年）、美国化学学会 ACS 应用材料与界面青年研究员奖（2018 年）和 Blavatnik 国家奖（2018 年）入围者。孟颖教授目前是加州大学圣地亚哥分校 (UCSD) 纳米工程和材料科学教授， Zable Endowed 能源技术讲座教授，UCSD可持续电力和能源中心 (http://spec.ucsd.edu) 的创始主任。主要从事能源转换与储存设备（锂离子电池，锂金属电池，锂空气电池，钠离子电池，全固态电池，太阳能电池）的研究，在Science，Nature，Nature Energy等学术期刊上总共发表论文500余篇，h-index 86，被引用25400余次。参考文献：Tan et al., Carbon-free high-loading silicon anodes enabled by sulfide solid electrolytes. Science 373, 1494–1499 (2021). DOI: 10.1126/science.abg7217

p 　　据外媒报道，锂电池圈的研究重点集中在电极上。作为导电介质中输入或导出电流的组件，科学家们不断调整其组成及其产生的化学反应，以追求更好的电池性能。这其中包括卡内基梅隆大学的研究人员，他们提出了一种3D打印格栅电极的新方法，他们认为这种方式带来了“前所未有的改进”。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/1a786cff-e56e-4905-9d3c-8f405d3a6fcd.jpg" title=" 1.jpg" / /p p 　　寻找新的和改进的锂电池电极已经出现了许多有希望的可能性。这些涉及将硅置于石墨烯“牢笼”内，开发微小的纳米线，并开发出SiliconX等新材料。3D打印也已成为可能的一种途径，因为它可用于生产具有多孔结构的电极，为电解质渗透提供额外的通道，从而产生更好的电池容量。目前，最佳结构被称为叉指几何，但正如卡内基梅隆大学机械工程副教授Rahul Panat所说的那样，它有一个上限。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/1a9fb86f-3409-4f0a-8b5e-f4c5c955fe2b.jpg" title=" 2.jpg" / /p p 　　“叉指几何形状确实是多孔的，确实允许电解质通过通道，”Panat告诉New Atlas。“然而，它是一种2D结构，只能通过挤压打印扩展到3D，并且它的制造方式有限。”Panat和一组机械工程师开发了一种新的3D打印方法，克服了这一限制，并允许任何尺寸的微晶格架构。它涉及使用正确的表面和惯性力将精确尺寸的微量液滴喷出，使液滴能够以允许形成复杂3D结构的方式粘附。 /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/2a5804ac-d495-4cde-8fd5-0121eb9769e7.jpg" title=" 3.jpg" / /p p 　　“由于这种方式，印刷的液滴粘附在支柱上而不是从支柱上脱落，”Panat表示。“然后压板加热去除溶剂，使得柱子准备好接收下一个含有银纳米粒子的液滴。这是一个非常快速的过程，一直持续到形成完整的晶格。人们此前没有使用这种机制来制造电池。我们开发了这种机制，并且正在申请专利。“ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/d8adafaa-9284-4c0f-bd4b-d555d5038e28.jpg" title=" 4.jpg" / /p p 　　当用作锂离子电池中的电极时，所得的微晶格结构表现良好。该团队在实验室进行了一系列测试，发现与标准电池电极相比，格子电极的比容量增加了四倍(单位质量的mAh容量)，面积容量增加了两倍。它们在40个电化学循环后保留其复杂的晶格结构。 /p p 　　“我们将寻求尝试不同的电极材料，并探索通过多喷嘴系统扩大生产规模，”Panat解释道。“此外，可以增加加热速率，以缩短微滴的蒸发时间，从而加快工艺流程。我们希望与行业合作伙伴和投资者合作，为未来的商业化提供资金。” /p p 　　该研究发表在《Additive Manufacturing》杂志上。 /p p br/ /p

6月24日，韩国京畿道华城市某电池厂发生火灾，该事故致23人死亡，8人受伤。据悉这是由锂电池快速起火引发的灾难，锂电池从冒出白色烟尘到剧烈燃烧，再到烟气充满整个作业空间，仅仅耗时15秒。此次韩国工厂火灾并非个案。今年5月，美国加利福尼亚州的Gateaway储能电站也发生了火灾，火势持续数周。锂电池因其高能量密度而广泛应用于储能领域，但其安全性问题也日益凸显。一旦发生火灾，其内部化学反应可能产生大量有毒烟雾，对人员安全构成极大威胁。因此，锂电池的火灾预防一定要重视！实时监控：源头杜绝火灾苗头锂离子电池耐过充、放电性能差，在过充和短路的情况下，还有穿刺、撞击、挤压乃至外部高温等，都很容易引发火灾甚至爆炸。因此在锂电池的制造、存储、安装的过程中，都可以选择FLIR Axx系列高级智能传感器热像仪，进行7*24小时实时监控，一旦锂电池出现温度异常升高，立即发出警报的同时开启降温模式，将火灾的苗头直接扼杀在摇篮里！案例解析：锂电池组装必须带电防爆炸？FLIR A系列热像仪从源头解决危险定期检测：延长锂电池的使用随着锂电池广泛应用在新能源汽车领域，其在充电时偶有发热现象，一般情况下的发热是正常现象，而异常发热很有可能会使电池容量降低、缩短电池寿命，因此用户要定期检测锂离子电池充电时的状况，确保电池的持久性和安全性！FLIR T500监测发热的电池元件， 定位接触不良的热点FLIR T500系列热像仪配备高达464 x 348(161,472)像素的红外分辨率，内置先进的测量工具，借助由强大的FLIR专利MSX® (专利号：201380073584.9)、UltraMax和专有型自适应滤波算法支持的FLIR Vision Processing技术，确保生成的热图像具有高强的清晰度，让用户能够更准确、更快捷地发现和诊断电池中存在的问题，避免更大问题的出现，大大延长了锂电池的使用寿命！产品解析：技术创新 | FLIR T500系列微距模式：针对小目标红外成像的单镜头解决方案严控研发：提升锂电池的质量锂电池在批量生产前，都需要进行各种性能和滥用实验，来测试锂电池在异常情况下的反应和安全性能，从而评估锂电池的安全性和可靠性。这对于提高锂电池的安全性能、改进电池设计和制造工艺等方面都具有重要的指导意义。选择FLIR高速热成像仪对锂电池研发的实验过程进行监控，研究人员不仅可以很容易看到在滥用测试时电池外部发生的情况，还可以看到内部发生的情况，以及热量的变化情况，提供的热数据既准确又全面！FLIR 高速热成像捕捉到针刺测试过程中电池的热扩散案例解析：电池被刺爆破的瞬间，FLIR高速热像仪精准收集各项热数据！安全救援：穿透烟雾看清现场锂电池火灾具有事故突发性强，火势蔓延迅速，燃烧温度高，灭火技术要求高等特点。当电池热失控时，会释放出大量易燃可燃气体，导致燃烧速度极快，并伴随爆炸。因此，当救援锂电池相关的火灾发生时，消防员可选用FLIR K系列消防用热像仪，它不仅能够帮助消防员在黑暗、烟雾滚滚的环境中导航，还能帮助消防员看清现场情况，精准定位被困人员。案例解析：浓烟密布让消防员“身陷险境”，FLIR红外热像仪带他们找到方向由于充放电速度快、容量大等优点在日常生活中锂电池被广泛应用在新能源汽车、电动自行车、笔记本电脑等因此在设计、制造、使用的过程中要严格把控避免锂电池等发生火灾想要详细了解上述FLIR产品FLIR工作人员将为您详细讲解当然您还可以拨打官方客服电话直接问询哦~

p style=" text-indent: 2em " 近日锂电大数据记者获悉，备受关注的国家强制标准《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》修改已基本完成，预计今年8月将会发布实施。 & nbsp /p p /p p style=" text-indent: 2em " 《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》从2016年8月开始立项制定，项目周期为两年，今年年前，工信部发布《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求（征求意见稿）》，面向社会各界征求意见，目前，该法规的修改已经基本完成，即将进入审查阶段。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 与2015年的推荐性国标相比，新国标为强制性国标，同时新国标出现了一些新变化，具体如下图所示： /p p /p p style=" text-indent: 2em " 新国标试验项目分为电池单体和电池包或系统两部分，分别有6项和16项。与2015年的标准相比，新国标取消了所有模组级别的试验，电池单体试验项目取消了跌落、针刺、海水浸泡和低气压测试，同时对过放电试验只要求不起 火、不爆 炸，取消了不漏液要求。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 电池包或系统安全试验项目取消了跌落和翻转试验，同时新增了过流保护和热稳定性两项试验，外部火烧也列在热稳定性试验之内，此外，海水浸泡改为浸水安全，振动试验分为两部分。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 过充、过放、短路、挤压、针刺等是锂电池安全测试常规的试验项目，在新国标中规定针刺试验暂不执行，这一点在行业内也颇受争议，根据解读，取消的理由是IEC等国际标准没有发现针刺试验，工信部发布的新能源汽车准入管理规定（39号令）中针刺为暂不执行项目，以及针刺试验与实际失效模式不相符。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 也有业内人士认为，随着动力电池能量密度和电池容量的不断提升，电池通过针刺实验变得越来越困难，因此在新国标中规定针刺实验暂不执行。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 新国标的一大进步是将热失控列入规定，要求在电池包发生热失控时，汽车要提供预警信号，预留5分钟的逃生时间。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 另外，在新国标中，对锂离子电池单体过充的问题提出了新要求。为了提高锂离子电池充电过程中的安全性，拟将充电时的截止条件规定为“1.1倍电压或115%SOC”，从而降低动力电池在充电时的安全隐患。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》对动力电池行业的健康稳定发展意义重大，随着法规完善，我国动力电池行业发展将迎来新局面。 /p

当汽车、飞机、船舰或计算机采用一种既能作为电池又能作为承重结构的材料制造时，其重量和能源消耗将大大降低。据10日发表在最新一期《先进材料》杂志上的论文，瑞典查尔姆斯理工大学研究团队在“无质量储能”研究方面取得进展，开发出一种多功能碳纤维结构电池。这种电池可以将笔记本电脑的重量减半，使手机像信用卡一样薄，或者将电动汽车单次充电的续航里程提高70%。查尔姆斯理工大学研究员里卡乔杜里表示，他们研发出的这种结构电池由碳纤维复合材料制成，其刚度与铝相当，且能量密度足以商业化应用。结构电池是一种既能储存能量又能承载负荷的材料。让电池材料成为产品实际构造的一部分，意味着在电动汽车、无人机、手持工具、笔记本电脑和手机等产品上可以实现更小的重量。2018年，该团队首次证明，刚性和硬度都很高的碳纤维可通过化学方式储存电能，作为锂离子电池电极。这项研究引起广泛关注，也被《物理世界》杂志评为当年十大突破性成果之一。此后，研究团队进一步发展了其概念，提高了电池刚度和能量密度，在2021年将电池的能量密度提高到每千克24瓦时（Wh/kg），相当于同类锂离子电池容量的20%左右。而此次，他们将能量密度提升至30Wh/kg。尽管这仍然低于当前常用电池，但效果却大不相同。当电池成为结构的一部分，并且可以由轻质材料制成，整车重量就能大大降低。这样一来，电动汽车所需的能量就会大大减少。研究人员对电动汽车进行了计算，结果显示，如果配备新的结构电池，续航里程将比现在增加多达70%。结构电池单元的刚度也显著提高，以吉帕（GPa）为单位的弹性模量从25增加到了70。这意味着该材料可以像铝一样承载负荷，但重量更轻。研究人员表示，从多功能性角度来看，新电池的性能优于上一代电池两倍，是世界上迄今为止最好的电池。然而，在电池单元从小规模实验室制造走向大规模生产、应用于科技产品或车辆之前，还需进行大量工程工作。

如何让您的锂电池发挥更大效能？试试先进原子层沉积(ALD)技术！当今世界正处于转变期，全力迈向电动社会——一个节能减排、实现气候目标并抵御严峻气候变化的社会。为了实现这一转变，我们需要新的材料和技术，而锂已成为这一转变的标志性元素。 可持续、可预测的锂供应链对于电动汽车（EV）、储能和电力网络的重要性日益明显。据国际能源协会 (IEA) 称，到 2040 年，锂将成为需求量zui大的矿物质。并且到 2030 年，对锂的需求量预计将达到 200 万吨，才能满足quan球 2000 GWh 的能源需求。这在十年内增长了 4 倍，而电动汽车的快速普及甚至可能使实际的需求量超过这一预测。 图 1. 与 2020 年相比，2040 年清洁能源技术对特定电池相关矿物的需求增长。STEPS 和 SDS 代表与气候政策相关的两种不同情景，用于估算需求，其中 STEPS 是国际能源机构提出的有可能的情景。指数单位是任意的，以显示增长。 01/地球上有多少锂？ 据美国地质调查局估计，地壳蕴含约 880 亿吨锂，其中约四分之一（220 亿吨）可开采，即储量。根据每辆电动汽车需要 8 千克锂的数量估计，我们可以生产近 30 亿辆电动汽车，这约为目前道路上汽车数量的两倍。 这样的锂储量可以支撑到本世纪中叶。值得庆幸的是，随着我们发明出更好的开采方法，锂储量也会随着时间的推移而增加。 从供应角度来看，这或许是个好消息，但利润率远低于应有的水平。尽管目前的锂储量可能满足当前的电动转型需求，但主要问题之一是锂的生产能力。 未来十年必须扩大锂产量，以满足增长四倍的需求。因此，即使有足够的锂，如果生产速度和工厂产量无法满足需求，人为短缺和供应链问题将会一直存在。 02/能否缓解这种关键材料短缺的情况？ 也许你还记得电影《无限》中，布莱德利库珀服用了一颗药丸，让他能够充分发挥大脑的潜力。那么，如果我们能用锂做同样的事情呢？ 我们可能会错误地认为电池在工作时会耗尽其全部电量。然而，由于界面不稳定性以及与电解质的寄生反应，大多数先进的锂离子电池正极只能在电压小于等于 4.2V 时工作。因此，为了避免活性材料的大量损失和晶体结构的重新排列，正极只能使用约 50% 的板载锂含量。 目前研究人员一直在努力制造稳定的高电压正极、稳定的负极和互补电解质，但已出现的少数材料仍然存在库仑效率低和结构退化的问题。如果不能保持较高的可逆容量，那么它们在较高电压下工作也是徒劳的。 值得注意的是，以 Wh 为单位测量的能量容量等于电池的标称容量（以安培小时 (Ah) 为单位）乘以电压 (V)。在较小的电压下运行，我们只能使用电池潜在能量容量的一小部分。 但如果像《无限》中那样，我们能设计出一种获得更多电池能量的方案吗？也许解决方法只是几纳米的材料。 03/ 使用Forge Nano ALD 原子层沉积技术提升电池效能 Forge Nano 推出了一种名为 Atomic Armor&trade 的解决方案，以解决电极结构不稳定的问题并从电池中释放更多容量。 该方法采用原子层沉积(ALD) 技术，在电池电极材料表面包覆薄膜，可实现厚度可控、均匀致密的纳米涂层。该技术可保护活性材料免受与电解质的寄生反应的影响，当电池在更高的电压和温度下工作时，电解质的化学性质会变得不稳定。 但更重要的是，Forge Nano 的 原子层沉积（ALD）工艺还可以防止过度反应。 图 2.电化学循环前未包覆的 NCA (a) 和 Al2O3 包覆的 NCA (b) 的 TEM 图像，以及在 3-4.8 V 电压下（1C/1C 充放电率）循环 100 次后分别从电池中提取的相同正极（c,d）的 TEM 图像。 图 2 很好地展示了 ALD 涂层在高电压下保持正极颗粒结构完整性的能力。TEM 图像显示，在 3.0 – 4.8V 的电压窗口下循环 100 次 1C/1C 循环后，未进行包覆的 NCA 颗粒出现了明显的裂纹和晶体结构退化。然而， Al2O3 ALD 涂层不仅防止了晶格的重大变化，还阻止了表面裂纹向颗粒内部的扩展。 事实上，通过防止这些失效机制，ALD 可以大幅提高电池的di一周期库仑效率，使电池可以在更高的电压下工作。这不仅意味着初始容量更高，而且可逆容量也更高，从而使相同的电池能够提供比以前更多的能量。 让我们来看看使用 Forge Nano 的 Atomic Armor&trade 技术升级电极材料的一些测试数据。 图 3. 使用原始石墨负极和涂有 Atomic Armor&trade 涂层的石墨负极的电池在 4.2V 电压下循环的相对容量。 图 3 比较了在 4.2V 电压下未包覆涂层的石墨负极的电池和使用 Forge Nano ALD技术包覆涂层的负极的电池的相对容量。通过使用该技术保护电极，我们的可逆容量增加了 11%，甚至无需在更高电压下循环。由于电极表面的反应不会损失锂，我们可以来回移动的锂量大大增加，从而从电池中获得更多能量。 图4 .未包覆涂层的 LCO 电池在 4.4V 电压下工作时的放电容量，耐久性循环为 0.5C/1C，而使用相同配方进行涂层包覆的电池在 4.5V 电压下运行时的放电容量。 图 4 则进一步提高了这一性能。图 4 显示了未进行涂层包覆的电池在 4.4V 电压下循环时的放电容量，以及使用 Forge Nano ALD 技术进行电极涂层包覆的电池在 4.5V 电压下循环时的放电容量。更高的电压运行与受保护的电极相结合，电池的初始放电容量提高了 18%。此外，更高的工作电压不会影响电池的使用寿命，这意味着使用原子盔甲技术，可以从电池中获得更多能量，而不会牺牲电池的使用寿命。 图 4 中的电池是可用于消费电子应用的电池示例，其目标循环次数为 200 次。如果这是一部手机，较高的放电容量意味着一次充电可以使用两天，而不是一天。 04/减少锂需求 虽然我们不一定能改变未来对锂的需求，但我们肯定能更有效地利用锂，从而较大限度地减轻锂的开采负担。随着电池能够在更高电压下工作，可逆容量增加 10-18% 不等，我们在不改变电池中锂含量的情况下输出更多的能量。 例如，北美电池制造生态系统计划到 2030 年输出 1000 GWh 的容量。如果每块电池的容量只提高 10%，那么现在这 1000 GWh 的工厂产出额定值为 1100 GWh，这将减少对多个新千兆工厂的需求，并每年节省 10 万吨加工锂的原料需求，相当于每年节省 100 万吨矿石开采过程中开采出的地下材料。这也相当于每年节省 110 万至 370 万吨二氧化碳排放量和 180 万至 800 万立方米用水量。 事实上，根据麦肯锡公司对锂供应的研究，虽然我们可以在短期内满足锂的需求，但预计到 2030 年，锂的供应将出现约 40 万吨的缺口。图 5 显示了目前到 2030 年的能源和锂需求预测。如果所有电池都使用 Forge Nano 的 ALD 技术包覆涂层，容量的提高将减少锂的需求量，以目前已知的供应量，足以满足到 2030 年的所有能源需求。在zui好的情况下，即所有电池都使用 Forge Nano ALD 技术提升电池容量，到 2030 年，锂可能仍然过剩。 图 5. 到 2030 年的锂和能源需求以及已知的锂供应量。Atomic Armor&trade 基础方案显示了千兆工厂产量增加 10% 后的锂需求。Atomic Armor&trade 高方案显示了产量增加 18% 后的锂需求。 通过使用 Forge Nano 的 Atomic Armor&trade 技术可以有效地利用锂，大大减轻锂生产的负担。使得公司可以安全地提供更高的产能产出，而不必担心供应链短缺；作为消费者，我们也不必担心锂供应短缺时会支付天价。 让 Forge Nano 的 Atomic Armor&trade 技术成为锂电池发挥更大效能的良药！

进入2022年之后汽油价格的上涨让很多朋友感到“心痛”调皮的网友甚至戏称要把汽车当废铁卖掉以此来调侃油价上涨的压力油价的急剧上涨势必会推动新能源汽车行业的发展而动力电池作为新能源汽车的主要部件也是汽车的动力来源其安全性是车辆安全性的一个非常重要指标因此对于电池的检测要十分严格！电池安全性测试：flir高速红外热像仪动力电池因其能量密度高，充放电电流大，因此在新能源汽车使用过程中电池在充放电、夏季高温、碰撞刮擦的时候非常容易起火燃烧甚至爆炸，对财产甚至人的生命安全可能造成无可挽回的损失。所以对汽车动力电池的验证和检测过程是极其严苛的，汽车动力电池包会针对挤压、震动、内部加压、喷水、火烧、腐蚀、浸泡等多种极端工况进行实验验证，确保在装车之后的使用过程中动力电池的安全方面可以万无一失。用flir高速热成像记录的电池针刺测试动力电池在验证和检测过程中，任何模拟极端工况造成动力电池破坏的开始都是伴随着热的发生、积聚以及传导，因此使用红外热像仪来监测动力电池的破坏性实验，是一种非常有效地观察、记录、分析动力电池破坏过程的方式。案例分析：电池被刺爆破的瞬间，flir高速热像仪收集各项热数据！电池故障定位：flir t500系列新能源电动汽车在充电的时候会发现其有发热的现象，一般情况下的发热是正常现象，而异常发热很有可能会使电池容量降低、缩短电池寿命，因此我们要定时检测动力电池充电时的状况，确保电池的持久性和安全性！flir t500监测发热的电池元件， 定位接触不良的热点flir t500系列热像仪配备高达464 x 348（161,472）像素的红外分辨率，内置先进的测量工具，借助由强大的msx® 、ultramax® 和专利型自适应滤波算法支持的flir vision processing™ 技术，确保生成的热图像具有良好的清晰度，让用户能够更快捷地发现和诊断动力电池中存在的问题。配备标准24˚镜头和微距模式的flir t500系列专业红外热像仪可以轻松达到71µm的光斑尺寸，且无需更换镜头。在此条件下，该系列热像仪能够针对尺寸为1.6mm×0.8mm的电池中的微小零部件进行精确的温度测量以及红外热成像。目前flir t560是我们的主推款产品，备货充足，可“闪电”供货哦~电池研发与设计：flir a系列热像仪动力电池在研发的过程中，需要对产品性能做出快速评估，这样才能够缩短产品开发周期和费用，提高研发效率。电池生产商比亚迪和宁德时代，以及新能源汽车制造商特斯拉、比亚迪等都在动力电池的研发和检测过程中使用了flir热像仪。通过模拟极端工况下对电池的破坏性实验，工程师获得了电池的失效方式、破坏程度以及危险程度，为研发、设计、生产、改进新型电池，以及新能源汽车提供了有效的帮助。某电池的破坏燃烧在动力电池研发和设计的过程中，小菲建议可以选择flir a系列红外热像仪来监控电池研发过程，比如flir a50/a70研发套件，可提供数千个温度测量点，是经济实惠的即用型解决方案，适合用于概念验证电子检测和研发的热成像分析。还有flir a400/a700 系列科研套件，其为研究人员和工程师提供了一套精简的准确温度测量解决方案，搭配自带的flir research studio软件轻松查看、采集和分析数据，可为动力电池的研发快速获取和分析红外测量结果。负荷状态下的电池管理系统在新能源汽车的检测中，还可以利用flir ex系列热像仪对汽车各项设备异常升温点进行检测，其紧凑小巧，可全自动调焦或免调焦，使用起来非常方便；还可以使用flir vs290红外视频内窥镜套件，对汽车中难以触及的狭窄区域进行检测。

《求是》杂志于 5 月 16 日发表习总书记重要文章《正确认识和把握我国发展重大理论和实践问题》。文章指出要正确认识和把握碳达峰碳中和，须知绿色低碳发展是一个复杂工程和长期任务；需要狠抓绿色低碳技术攻关，加快先进技术推广应用，深入推动能源革命，增加新能源消纳能力，加快建设能源强国。而锂离子作为新兴的储能物质，具备其能量密度高、安全性好、无记忆效应、循环寿命长等优点，被广泛应用于各种可穿戴电子设备和电动汽车等领域。近年来新能源汽车已成为全球锂电产业高速发展的主要动力。此外，电化学储能作为电网储能技术的重要组成部分，在削峰填谷、新能源并网和电力系统辅助服务等大政方针下扮演着愈发重要的角色。当前市场迫切需要开发出更高能量密度、更低成本、循环稳定性更好和可逆比容量更高且安全的锂离子电池，满足行业应用的同时实现社会绿色可持续发展。为方便大家了解关于锂离子材料的最新研究动态，我们给大家分享几篇相关综述和一些利用喷雾干燥技术开展的研究应用，供大家参考学习。代表综述1Particuology （2022）: Balancing particle properties for practical lithium-ion batteries作为最先进的二次电池，锂离子电池在索尼公司于 20 世纪 90 年代初推出以锂钴为负极材料电池后，一直占据着消费电子市场。锂离子电池高效运行的关键在于富锂离子的电解质与电极中活性材料颗粒之间的有效接触。电极材料的颗粒特性影响锂离子的扩散路径、扩散阻力、与活性材料的接触面积、电化学性能和电池的能量密度。为了使锂离子电池达到满意的综合性能，不仅要注重材料的改性，而且要平衡电极材料颗粒的性能。因此，本文将从三个方面分析颗粒特性对电池性能的影响：颗粒尺寸、颗粒分布和颗粒形状。深入了解粒子对电极和电池的作用和机理，将有助于开发和制造实用的锂电池。锂电池本质上是锂离子在两个电极之间反复循环 “流动”，锂离子会不断地被脱嵌和嵌入到正负极材料中，这是电极材料颗粒与电解液接触和反应的过程。因此，锂化和脱锂过程受电极材料颗粒特性的影响。由于电极中活性物质粒子的高比表面积，以及传输和化学转化中多层次结构的多样性，平衡粒子的性能成为实际 LIBs 技术突破的关键。颗粒的形态和尺寸影响锂离子的扩散路径、扩散阻力以及活性材料与电解质的接触面积，进而影响 LIBs 的电化学性能。较小的粒子通常具有较短的从粒子内部到表面的路径，而球形粒子可以提供较大的接触面积并提高电极中的活性物质含量。同时，颗粒大小分布对电极材料颗粒的堆积有直接影响，这种空间效应会影响锂离子的脱嵌，从而影响电池性能。下图作者使用八卦图的方式，展示平衡理念，非常形象的描述了离子颗粒特性的几个因素。更多内容请阅读原文献内容。2Materials （2018）: Spray-Drying of Electrode Materials for Lithium- and Sodium-Ion Batteries锂离子、钠离子及相关电池中电极材料的性能不仅取决于其化学成分，还取决于其微观结构。因此，合成方法的选择至关重要的。在各种各样的合成或成型路线中，报道了越来越多的组合方法，喷雾干燥作为一种多功能工具脱颖而出，提供了扩大到工业级别的潜力。在这篇文章中，概述了迅速增加的文献研究数量，包括溶液的喷雾干燥和悬浮液的喷雾干燥。并特别关注待喷雾干燥的溶液/悬浮液配方的化学方面；也考虑了喷雾干燥前驱体的后处理以及由此产生的颗粒形态。在表格中引用了 300 多种出版，其中条目根据最终化合物组成、起始材料、碳来源等列出。作者建议，关于电极材料的合成，应从早期阶段考虑将结果从克级的实验室规模转移到公斤级工业规模的可能性。这在电极材料研究中尤其重要，因为在从小批量到大批量或连续生产时，由于传热问题，微观结构通常是放大时受影响最大的特性之一。容易放大是喷雾干燥的优势之一，这是一种通用且强大的技术，其在食品和制药行业已成为经典的方法，最近已扩展到电极材料领域的研究。下图来源原文献中：喷雾干燥发表文献&喷雾干燥原理介绍喷雾干燥微观颗粒形态喷雾干燥流程示意图3Drying Technology （2017）: Laboratory spray drying of materials for batteries, lasers, and bioceramics喷雾干燥技术是一种适用于各种先进材料规模化生产的工艺。广泛应用于材料、化学、食品和制药工业领域。该方法具有连续性、可扩展性、成本低、易于产业化等特点。它提供了生成具有特殊结构的功能性粉末的能力，例如复合材料、核壳或封装颗粒等。最近的实验室规模研究集中在开发：用于下一代锂离子电池的纳米/微结构电极材料，具有增强的电池容量和优异的电化学性能透明材料的激光陶瓷生物陶瓷，如具有改善生物活性和治疗效果的骨替代物、牙科植入物和胶连剂本文综述了这些应用领域的研究进展，并强调了实验室规模的喷雾干燥在相应的先进材料加工路线中的重要性。BUCHI 经典实验室喷雾干燥仪 B-290 示意图不同电极材料合成路线（点击查看大图）相关研究应用介绍1Dalton Trans（2021）: Spray-dried assembly of 3D N,P-Co-doped graphene microspheres embedded with core-shell CoP/MoP@C nanoparticles for enhanced lithium-ion storage通讯作者：上海交通大学何雨石教授具有精确控制工程的过渡金属磷化物（TMP）材料的微/纳米结构调控的新型合成方法的发展对于实现其在电池中的实际应用至关重要。本研究采用喷雾干燥技术构建了三维（3D）N,P 共掺杂石墨烯（G-NP）微球，微球内嵌 CoP@C 和 MoP@C 两种核-壳型纳米粒子（CoP@C ⊂ G-NP, MoP@C ⊂ G-NP）。这种有意义的设计显示了微观结构 G-NP 和核壳 CoP@C/MoP@C 纳米粒子系统的化学性质之间的密切相关性，这有助于锂离子电池（LIBs）中的负极性能。所获得的结构具有通过共掺杂杂原子（N,P）制备的稳定的多孔 G-NP 骨架，该骨架具有三维导电高速通道，允许离子和电子快速通过并保持材料的整体结构完整性。内部碳壳可有效抑制体积变化并防止 CoP/MoP 纳米颗粒聚集，提供出色的机械稳定性。因此，CoP@C ⊂ G-NP 和 MoP@C ⊂ G-NP 复合材料在 0.1 A g-1 的电流密度下具有 823.6 和 602.9 mAh g-1 的高比容量；在 1 A g-1 下，500 次和 800 次循环后，比容量为 438 和 301mAh g-1，表现出及其出色的循环稳定性。下面为原文献截图：制备工艺示意图（点击查看大图）电化学性能测试（点击查看大图）2Adv. Energy Mater. （2018）: Spray-Dried Mesoporous Mixed Cu-Ni Oxide@Graphene Nanocomposite Microspheres for High Power and Durable Li-Ion Battery Anodes本研究开发了剥离石墨烯包裹的介孔氧化铜镍（CNO）纳米复合材料，采用快速喷雾干燥技术，通过石墨烯纳米片（GNSs）均匀包裹了分层介孔 CNO 纳米砌块，其协同效应有效地保护了电活性物质免受充放电过程引起的体积变化影响。由于脱落的石墨烯片的笼化效应产生的有趣结构和形态特征，这些 3D/2D CNO@GNS 纳米复合微球有望作为高性能锂离子电池的负极材料。它们表现出前所未有的电化学行为，如高可逆比容量（在低 0.1 mA g-1 下的初始放电容量超过 1700 mAh g-1； 在 1 和 5 mA g-1 下，800 次和 1300 次循环后，比容量为 850 和 730 mAh g-1；在超过 2000 次循环 10 mA g-1 的非常高的电流密度下，比容量仍高于 400 mAh g-1），出色的库伦效率和长期稳定性（超过 3000 次循环，容量保持率＞55%）。与通过传统技术制备的大多数过渡金属氧化物和纳米复合材料相比，其在高电流密度下是显著的。这种简单而创新的材料设计对开发用于锂离子电池或其他储能设备的先进转换材料具有启发意义。（点击查看大图）（点击查看大图）（点击查看大图）（点击查看大图）3ACS Appl. Mater. Interfaces （2020）: MXene Frameworks Promote the Growth and Stability of LiF-Rich Solid−Electrolyte Interphases on Silicon Nanoparticle Bundles通讯作者:上海交通大学何雨石教授，同济大学杨晓伟教授喷雾干燥技术制备高度稳定的纳米硅负极。硅基材料是下一代锂离子电池理想的负极材料；然而，在充放电过程中，硅的体积变化很大，导致电极断裂和固体不稳定−电解质界面（SEI）层，严重影响其稳定性和库仑效率。新兴的 2D MXene 由于其有趣的表面物理化学特性，在电催化领域得到了广泛的研究。本研究将硅纳米颗粒封装在坚固的微米级 MXene 框架中，其中 MXene 纳米片通过毛细管压缩力作用力下发生预褶皱，以有效缓冲体积变化，另外通过简单的热自交联反应在相邻纳米片之间形成了丰富的共价键（Ti−O−Ti）进一步保证了 MXene 框架相邻薄片的坚固性。这两个因素都稳定了电极结构。此外，在充放电循环时， MXene 纳米片上丰富的氟/F封端基团有助于在框架外原位形成高度紧凑、耐用且机械坚固的富含 LiF 的电解质界面（SEI）层，这不仅抑制了 Si 和有机电解质之间的副反应，还增强了 MXene 框架的结构稳定性。得益于这些优点，本研究所制备的阳极具有高达 1797 mA h/g 的高比容量，并且 500 次循环后，高容量保持率为 86.7%，平均库仑效率为 99.6%。可以说，这项工作为其它具有强烈体积效应的高容量电极材料提供了思路。（点击查看大图）（点击查看大图）（点击查看大图）4Ionics (2021) 27: Green and efficient synthesis of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode material with outstanding electrochemical performance by spray drying method通讯作者:天津工业大学时志强教授，宁波大学阮殿波教授电池制备工艺图（点击查看大图）5

锂离子电池相关技术，自上世纪60年代开始研究，并在90年代初，首次进行商业化于摄像机之上。经过逐代的技术革新，锂离子电池技术成功商业化走向市场，成为主流的电池技术。当前锂离子电池被广泛应用于我们生活中的各个场景，诸如智能手机、笔记本电脑，以及电动汽车、电动自行车等各个领域。作为重要的动力源，锂离子电池的生产需要严格的质量监控。光学显微镜作为常用的检测设备，在锂电池的生产中有着广泛的应用。奥林巴斯DSX1000数码显微镜极片涂布工艺检查极片涂布的效果对电池容量、一致性以及安全性有重要影响，生产过程中需要检查涂布后的极片是否满足工艺要求。对于起伏明显的缺陷/样品，要求显微镜具有较大的景深，才能在视野下同时看清不同焦平面的样品形貌。数码显微镜DSX1000提供了大景深物镜的选择，帮助用户应对此类型样品的检查。数码显微镜DSX1000提供全套17种物镜，包含大景深物镜使用数码显微镜DSX1000采集2D/3D图像后，用户可借助分析软件对样品的形貌特征进行测量。DSX1000系统不仅支持线宽、表面积、角度和直径等2D特性的测量，还支持高度、体积、横截面积和其他3D特性的测量。使用数码显微镜DSX1000测量极片浆料的涂布厚度对于涂布厚度的测量，用户除了对极片截面直接进行观察测量；也可通过采集3D图像、并使用软件的轮廓测量功能的方式，就可由轮廓线的高度差得到涂布厚度的大小。数码显微镜DSX1000一键3D功能帮助进行快速完成图像采集和后续的数据测量工作极片分切工艺检查毛刺对电池的危害巨大，尺寸较大的毛刺可能直接刺穿隔膜，导致电池内部短路。因此需要对电极毛刺进行严格监控。而极片分切工艺是电池制造中毛刺产生的主要过程，因此在此工艺段需要重点关注毛刺的检查。毛刺检查任务有两个重点：检查毛刺是否存在测量毛刺尺寸大小使用数码显微镜DSX1000检查分切后的极片边缘是否存在毛刺并测量毛刺尺寸大小电池的电极毛刺朝向不固定，需要从多个角度进行检查，确保没有遗漏。数码显微镜DSX1000的光学显微镜放大头部可以向左或向右倾斜进行观察，最大倾斜角度为90°。多角度倾斜观察的设计可帮助用户灵活应对毛刺检查。倾斜观察效果进行毛刺检查时，一般是先在低倍下进行极片的宏观检查，发现异常后再切换到更高的放大倍率进行毛刺的判定和测量。数码显微镜DSX1000放大倍率可覆盖23X~8220X，帮助用户实现对同一样品从宏观到微观的检查。DSX1000对同一样品进行变倍观察（从20X到2000X）材料表面粗糙度控制为了保证电子能在集流体和电极材料间进行有效转移，生产中需要控制集流体金属箔表面的粗糙度大小。使用激光显微镜OLS5100测量负极集流体（铜箔）的表面粗糙度激光共聚焦显微镜OLS5100为非接触式的测量工具，无需担心损伤样品及因样品损伤导致的测量数据错误。奥林巴斯激光共聚焦显微镜OLS5100即使在弱反射信号下也能采集到所需的数据。因此对于光反射率低的样品（如，黑色电极材料）也能轻松进行表面粗糙度的测量。对于同一个样品，OLS5100可完成符合标准的线粗糙度和面粗糙度测量任务。激光显微镜OLS5100可同时获得样品的激光图、真彩色图和高度图生产全程清洁度监控在锂离子电池的生产过程中，残留的颗粒污染物特别是金属颗粒物可能导致产品性能不良或使用寿命缩短，严重时可能导致电池起火爆炸，因此生产中需要进行严格的清洁度管控。哪些环节需要监控清洁度？电极材料来料磁性异物检查、极耳焊接后残留金属颗粒物检查、电池外壳颗粒污染物检查、生产环境沉淀颗粒检查… … 全自动清洁度检测系统CIX100帮助用户高效完成锂电池生产中的清洁度分析任务。全自动清洁度检测系统CIX100清洁度检测系统CIX100分析的特点：可轻松检测2.5微米以上的颗粒污染物专利偏光检测技术，一次扫描即可识别反光和非反光颗粒全自动分析流程，无需繁杂的人员培训支持多种国际清洁度分析标准一机多用，兼具金相显微镜材料分析功能

富镍层状氧化物，如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811)，被认为是有潜力和希望的下一代锂离子电池正材料。与目前主流动力电池上使用的NMC532，NMC622型电池相比，NMC811具有更高的能量密度和相对较低的成本。然而，NMC811电池在 4.4 V截止电压下的次循环中会有约15%的容量损失。此外，该结构由于充电后潜在的氧气损失及循环过程中的降解会导致容量衰减和相关的安全问题。为了解决这些问题，纽约州立大学的Whittingham教授在通过连续共沉淀方法实现用铝替代锰，使得NMC811正材料的电化学性能得到了大的提高。相关研究成果发表于The Electrochemical Society, 2021, 168, 050532.。图1. (a) 不同Al3+掺杂量下，合成样品的XRD图谱 (b) 不同掺杂量样品的Ni K edge XANES谱图（XES150测得）如图1所示，研究人员将利用共沉淀法将微量的Al掺杂到NMC811正材料中，掺杂比例分别为2%，3%，4%和5%。图a为掺杂前后样品的X射线衍射图谱。可以看出Al的掺杂量在4%以内时，样品的XRD图没有明显的变化。当掺杂量继续提升到5%后，出现了LiAlO2杂质峰。通过XRD精修表明，经过Al替代Mn实现掺杂后，NMC811材料的晶格参数（a, c）及晶胞体积有所下降。主要的原因是Al-O键长比Mn-O键长短。同时为了实现材料中的电荷补偿，部分Ni2+会转变为Ni3+，从而导致结构参数降低。因为Ni2+的半径和Li+半径非常接近，一些Ni2+会从过渡金属层迁移至锂层，这对与充放电过程中Li+的迁移十分不利。而经过Al3+掺杂后，占据Li+位置的Ni2+比重不断下降。如图1b所示，美国easyXAFS公司台式XES150仪器成功实现了高质量XANES图谱的采集。图中可以看出，随着Al3+掺杂量的提升，样品中Ni的吸收边位置不断增大，反应了Ni氧化态的不断提升。又因为该样品中Ni的存在形式只有Ni2+和Ni3+，所以可以判断Al3+掺杂量的提升可有效的降低Ni2+的比例，从而实现NMC811电化学性能的充分提升。而一旦掺杂量超过4%以后，对于的Al3+会是的材料整体扭曲过大，不利于整体稳定性。该项研究为该锂电领域中进一步提升电池容量和稳定性提供了重要的借鉴和指导意义。如图2所示，美国easyXAFS公司已开发出新台式型号X射线吸收谱/发射谱easyXAFS300+仪器，这将助力更多科研工作者在常规实验室中完成X射线吸收精细结构的测量和分析，实现更高质量的科学研究。图2. easyXAFS公司的台式XAFS/XES谱仪实验室台式XAFS谱仪优势：1. 台式设计，可以在实验室内随时满足日常样品分析；2. LabVIEW软件脚本控制，附带7位自动样品轮, 可以同时进行多个样品或样品参数条件下的测试；3. 可集成辅助设备，控制样品条件，适用于对空气敏感的样品的检测或一些原位测试，如原位的锂电池或电催化实验测试，监测电/催化材料的结构变化；4. 台式XAFS/XES谱仪具有XAFS和XES两种工作模式，可快速切换，满足不同科研试验需求 5. 台式XAFS/XES谱仪测得的谱图效果可以媲美同步辐射数据，如图3所示，其测得的Ni元素的EXAFS，Ce和U元素的L3-edge的XANES谱图数据与同步辐射光源谱图效果完全一致；图3. （a, b）台式XAFS/XES谱仪与同步辐射光源测得的Ni EXAFS及傅里叶变换后R空间对比谱图, （c、d）Ce和U L3-edge XANES谱图数据对比图6. 多种型号和配置可选，满足不同科研要求；7. 操作便捷，维护成本低，安全可靠. 参考文献：[1] B. Pei, H. Zhou, A. Goel, M. Zuba, H. Liu, F. X. Xin, M. S. Whittingham. Al Substitution for Mn during Co-Precipitation Boosts the Electrochemical Performance of LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2[J]. The Electrochemical Society, 2021, 168, 050532.

作为人类活动的物质基础，能源就如一只扼住人类社会发展咽喉的手，我们的日常生活处处离不开能源的使用。而在这个能源有限的蓝色星球，能源的发展，能源和环境，能源的存储和再生，是全世界、全人类共同关心的问题。随着科学技术的不断发展，诸如多晶硅太阳能电池，电动汽车，生物质能等新能源技术如同雨后春笋般在我们的生活中流行开来，人们对便携式能源存储设备的需求比以前更加庞大，并继续保持指数级增长。 为了顺应这种潮流，电池技术的发展和生产变得越来越多样化，以满足人们对电池全面功效的需求。小到随身携带的电子设备，大到出行的交通工具，电池几乎遍布于我们生活的每一个角落。今天，小编就来给大家说道说道这小小电池世界里的大学问！ 步入有趣的电化学世界 在电池世界里面，首先要提到的就是使用普遍的且有着近150年发展历史的铅酸电池，其广泛应用于交通、通信、电力、军事、航海、航空等领域。从结构上来说，铅酸电池的电极主要由有毒的重金属铅及其氧化物制成，电解液是腐蚀性很强的硫酸溶液。铅酸电池在放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。 铅酸电池在耐用性、便携性和环保性方面有比较大的局限。一般深充深放电在300次以内，且有记忆，寿命在两年左右，并且电池内的液体在消耗一段时间后，如果发现电池发烫或者充电时间变短，就需要补充液体；同时，一般铅酸电池的重量是16~30公斤，体积较大，不易携带；此外，电池在生产过程或回收过程容易造成环境污染。 为了倡导可持续发展，对环境无毒害的绿色电池技术正在成为主流。最常见的有碱性电池和锂电池。碱性电池也称碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的电池品种，适用于需放电量大及长时间使用。相比铅酸电池，碱性电池在某些应用中被证明是一种更有效率和安全的替代品，因为它们不含有剧毒和腐蚀性的成分。 碱性电池在结构上采用了与普通电池相反的电极结构，采用二氧化锰与石墨粉的混合物为正极，锌和其他添加物为负极，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液为电解液，允许离子在两极间移动。特别是负极锌也由片状改变成粉末状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，所以电性能得以很大提高。 总的电池反应式为：Zn+MnO2+2H2O+4OH－=Mn(OH)42－+Zn(OH)42－ 碱性电池是成功的高容量干电池，也是最具性价比的电池之一。由于它的防漏性相当好，所以可被使用在任何环境。 最后来带大家来看看目前电子设备中流行最广泛的锂电池。锂系电池可分为锂金属电池和锂离子电池。由于金属锂非常活泼的化学性质导致的安全问题尚未完全突破，因此目前广泛使用的锂系电池均为锂离子电池，而非锂金属电池。 锂离子电池是一种充电电池。一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料，使用非水电解质的电池。主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作，实现能量的存储和释放。锂离子电池常见的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等。在这里，我们拿拥有较好安全性的磷酸铁锂电池举例。 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质。电池分左右两边，左边是橄榄石结构的LiFePO4组成的电池正极，由铝箔与电池正极相连，中间是把正、负极隔开的聚合物隔膜，锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过；右边是由石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极相连。电池的上下端之间是电池的电解质，主要成分是六氟磷酸锂LiPF6，整个电池由金属外壳密闭封装。充电时，正极中的Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；放电时，负极中的Li+通过隔膜向正极迁移。 锂电池耐用性较强，消耗慢，寿命长，且无记忆，同时便于携带。虽然价格相对比较昂贵，但是非常绿色环保，是一款清洁的能源存储设备，是电池行业的发展趋势。 水分仪跟电池也能扯上关系？ 看完了上面对电池知识的普及，是不是有种回到了似曾相识的化学课堂的感觉？其实在电池生产过程中，还有一项指标对电池的性能和可制造性起到至关重要的作用，这就是电池的水分含量。有人会觉得匪夷所思了吧~ 拿碱性电池来说，电池正负极材料成分被混进一种黏性物质，形成并产生合适的形状以构造电池。黏性混合物必须符合严格而又精确的水分含量规定，如果水分含量过多，导电性就会变差，因而电池容量就会不足；反之，如果水分含量不足，电池就很难成形。 全国乃至全球许多的电池生产商都信任奥豪斯的水分测定仪用来测定电池中的水分含量。下面拿来自我国华东地区的一家生产磷酸铁锂电池的客户举例。据相关实验显示，锂电池循环性能及倍率性能与电极水分含量密切相关，当电极水分含量超过0.06%时，电池循环性能和倍率性能降低，放电比容量严重衰减，循环200周后容量衰减近40%，且电池内阻增大，电化学阻抗增加。同时，电池极片在实际生产中的专配环节也会吸收水分，导致其电化学性能衰减。【1】因此在锂电池的生产当中，电极材料需要极其严格地控制水分。 奥豪斯MB 120水分测定仪配有全新的加热腔设计，同时精确控制的卤素加热系统可快速升温并均匀加热，结合高精度称重传感器可确保样品水分测试可读性达到0.01%/1mg。客户在电池生产过程中，每次仅需对电极材料粉末取样3~5g，根据样品的特性选择合适的温度进行测定，很快就能显示精准而又稳定的测定结果。整个过程不仅大大提升了测量的准确性，更节约了时间并提高了产能。 奥豪斯的设备不仅能在实验室中提供快速和重复性的结果，而且也能在工业环境中提供值得信赖的日常测量服务。如果你有更多关于工业生产中原料及成品水分测定方面的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的水分仪选型指导，请及时联系我们，我们专业的工程师们届时将会在第一时间为您提供最满意的解答！ 参考文献：【1】牛俊婷，孙琳，康书文，赵政威，马紫峰. 电极水分对磷酸铁锂电池性能的影响[J]. 电化学，2015，21(5)：465-470.