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《【Journal of the Electrochemical Society】更快速地检测电池故障以提高电动汽车的安全性》

  • 来源专题：新能源汽车
  • 编译者： 王晓丽
  • 发布时间：2024-11-13

  • 电动汽车的电池可能很快失效，有时会在没有太多预警的情况下起火。桑迪亚国家实验室正在努力及早发现这些故障，并为车辆乘客提供足够的预警时间。

    虽然电动汽车有检测锂离子电池性能问题的系统，但这些系统并没有关注迫在眉睫的安全问题。“根据故障模式的不同，电池火灾的性质可能会有很大差异。一些电池可以自我加热数小时，而另一些电池则会突然发热，很有攻击性，”桑迪亚电池安全小组成员亚历克斯·贝茨说。“电池开始不受控制地加热，最终导致火灾。”.目前的电池管理系统测量的是温度和电压，但这些都是安全问题的滞后指标。

    BATLab 为了实现这一目标，研究人员在电池滥用测试实验室对单体电池和电池组进行了商用现成诊断方法的测试。"我们的目标是针对不同故障的商用解决方案制定基准，这些故障表现出不同的反应，需要量身定制的诊断方法，，试图找出能够针对特定失效条件、电池化学成分和电池工程提供早期预警的特定工具。"桑迪亚在开展这项工作方面具有得天独厚的优势，这不仅是因为有BATLab实验室。一篇发表在 Journal of the Electrochemical Society 上的论文介绍了桑迪亚的研究，引起了广泛关注，论文强调了用于检测失效标记的技术，其影响超出了电动汽车电池的范围。

    原文链接: Loraine Torres-Castro et al, Early Detection of Li-Ion Battery Thermal Runaway Using Commercial Diagnostic Technologies, Journal of The Electrochemical Society (2024). DOI: 10.1149/1945-7111/ad2440

  • 原文来源：https://techxplore.com/news/2024-11-battery-failures-quickly-safety-electric.html
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  • 《【Journal of Energy Storage】准固态电池集电动汽车和设备的安全性和高效性于一体》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2025-01-14
    • 日本同志社大学的研究人员开发了一种新型的准固态锂离子电池（LIB），该电池具有不可燃的固体和液体电解质。与传统的锂离子电池相比，该电池具有更高的离子电导率、更好的循环性能和更好的安全性。 技术进步促使电动设备和电动汽车得到广泛应用。 这些创新不仅方便，而且环保，为污染环境的燃料驱动机器提供了替代品。 锂离子电池（LIB）广泛应用于电器和汽车。 商用锂离子电池由有机电解质溶液组成，这被认为是使其高效节能所不可或缺的。 然而，随着市场需求的不断增长，确保安全成为一个令人担忧的问题，而且可能难以实现。 虽然固态电池有助于缓解安全问题，但固态电极与电解液之间的界面不利于锂离子的最佳传输。 此外，固体电极的膨胀和收缩会破坏连接界面，阻碍离子传输。 因此，有必要开发具有稳定接合界面的高效固态电池，以提高其安全性、实用性和性能。 为了克服这些挑战，日本的一个研究小组开发出了一种不易燃的准固态 LIB，它可以克服传统电池的局限性。 这项研究由日本同志社大学和 TDK 公司的 Ryosuke Kido、同志社大学的 Minoru Inaba 教授和 Takayuki Doi 教授以及 TDK 公司的 Atsushi Sano 领导，他们的研究成果发表在 Journal of Energy Storage上。 在进一步介绍他们的工作时，论文的主要作者 Kido 先生说："提高正负极活性材料的容量以实现更高的能量密度，会降低循环性能和安全性。 我们开发的阻燃准固态电池结合了液态电解质和固态电解质，为具有高能量密度的全固态电池提供了更安全、更耐用的替代品。"新电池设计包括硅（Si）负极和镍钴锰酸锂（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，NCM811）正极，它们被认为是锂离子电池的下一代材料。 这些电极由小原公司生产的固态锂离子导电玻璃陶瓷片（LICGC）隔开。 为了提高兼容性和性能，研究人员为每个电极量身定制了不易燃、接近饱和的电解质溶液。 这些溶液使用磷酸三（2,2,2-三氟乙基）酯和 2,2,2-三氟乙基碳酸甲酯，它们与电极和固体电解质界面兼容。 研究人员利用电化学阻抗谱、充放电测试和加速速率量热法（ARC）对准固态 LIB 的热稳定性和电化学性能进行了评估。 值得注意的是，该电池具有充放电容量高、循环性能好和内阻变化小的特点。 此外，ARC 测试表明，Si-LICGC-NCM811 结构与相应的电解质溶液具有更好的热稳定性，即使在 150°C 左右的高温范围内，与副反应相关的发热量也非常低。 总之，新开发的 LIB 有潜力促进高效、更安全的下一代电动汽车和无人机等无绳电器的开发。 它的广泛应用不仅能为用户带来更多便利，还能促进经济的可持续增长。 Kido 先生最后谈到了他们工作的长远意义，他说："随着全球朝着碳中和的方向发展，电动汽车近年来备受关注。 我们研究的准固态电池有可能改善液态锂电池的寿命，提高能量密度，同时保持全固态电池的安全性。"这项研究标志着向开发兼顾安全性、效率和环境可持续性的下一代储能解决方案迈出了一步。 原文链接: Ryosuke Kido et al, Highly safe quasi-solid-state lithium ion batteries with two kinds of nearly saturated and non-flammable electrolyte solutions, Journal of Energy Storage (2024). DOI: 10.1016/j.est.2024.114115
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  • 《【Journal of The Electrochemical Society】新型电池的寿命可能超过电动汽车，而且仍可用于电网储能》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2024-12-10
    • 目前，人们正在大力推动提高道路上行驶的电动汽车使用锂离子电池的寿命。根据美国法律，这些电池在运行8年后必须能够保持80%的电量。然而，许多业内专家认为，我们需要能持续数十年的电池--这样，一旦它们不再坚固耐用，无法用于电动汽车，我们就可以将它们用于 "二次生命应用"--比如将它们捆绑在一起，储存风能和太阳能，为电网供电。 达尔豪斯大学的研究人员分析了一种新型锂离子电池材料--单晶电极，这种电池在哈利法克斯的实验室里不停地充电和放电已经超过六年。这项研究发表在 Journal of The Electrochemical Society上。 锂离子电池降解的多面性会导致复杂的行为，电池管理系统或操作人员可能难以对其进行建模。 准确表征重度循环电池对于开发精确模型至关重要，尤其是对于循环密集型应用，如二次寿命电网存储或车对电网充电。 在本研究中，使用操作同步辐射 X 射线衍射 (SR-XRD) 表征了一个循环使用超过 2.5 年的商用多晶 NMC622 袋式电池。 通过使用空间分辨同步辐射 XRD，绘制并表征了此类电池在平衡和非平衡条件下的复杂动力学和空间异质性行为。 由此得出的数据复杂而多面，需要采用与文献中不同的方法进行分析和建模。 为了说明材料选择如何影响降解程度，将多晶 NMC622 电池的结果与单晶 NMC532 电池的结果进行了比较，单晶 NMC532 电池的循环次数超过 20,000 次，相当于电动汽车在六年内行驶了约 800 万公里（500 万英里）。 原文链接: Toby Bond et al, The Complex and Spatially Heterogeneous Nature of Degradation in Heavily Cycled Li-ion Cells, Journal of The Electrochemical Society (2024). DOI: 10.1149/1945-7111/ad88a8
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