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?前 言鋰離子電池是一種搖椅式二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間的移動(dòng)來(lái)工作（圖1）。在充電過(guò)程中，鋰離子從正極中脫出，經(jīng)過(guò)?電解液嵌入負(fù)極。此時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極，形成電流。放電過(guò)程中則相反，鋰離子從負(fù)極中脫出，經(jīng)過(guò)電解液返回正極，同時(shí)電子通過(guò)外電路從負(fù)極流向正極，產(chǎn)生電流對(duì)外供

?前 言目前，液態(tài)電池的性能滿(mǎn)足了我們?nèi)粘Ｊ褂玫拇蟛糠中枨?，但液態(tài)電池在材料體系與工藝技術(shù)上的開(kāi)發(fā)也已經(jīng)接近天花板。越來(lái)越多的科研工作者將研究工作轉(zhuǎn)向了鋰電池的終極目標(biāo)：全固態(tài)電池。固態(tài)電解質(zhì)擁有良好的機(jī)械性能，采用固態(tài)電解質(zhì)替代原有的電解液與隔膜，這能有效阻止鋰枝晶造成的正負(fù)極短路問(wèn)題[1]。同時(shí)，

?一、測(cè)試目的該項(xiàng)目用于對(duì)鋰電池、鈉電池等體系不同正負(fù)極材料單個(gè)顆粒的壓縮測(cè)試，評(píng)估材料顆粒層級(jí)的耐壓性、壓潰力。一般有以下幾個(gè)方面的研究和應(yīng)用（如圖1）：1）顆粒的抗壓性與粉末壓縮過(guò)程中顆粒破碎、不可逆形變的關(guān)聯(lián)2）顆粒的抗壓性與極片壓實(shí)情況下顆粒壓潰、涂層穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)3）顆粒的抗壓性與電芯循環(huán)穩(wěn)定

?第一作者：房友友通訊作者：蘇岳鋒，董錦洋，陳來(lái)發(fā)表單位：北京理工大學(xué)，北京理工大學(xué)創(chuàng)新中心使用設(shè)備：元能科技PRCD1100粉末電阻率儀01 研究背景隨著電動(dòng)汽車(chē)和便攜式儲(chǔ)能系統(tǒng)的迅速發(fā)展，鋰離子電池的能量密度和成本效益亟待提高，而富鋰錳基氧化物（LLO）材料在這些領(lǐng)域脫穎而出。盡管該材料具有高比能

?鋰離子電池因其能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)逐步在便攜式電子產(chǎn)品及電動(dòng)汽車(chē)中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前以石墨類(lèi)材料為負(fù)極的鋰離子電池容量已逐漸不能滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)長(zhǎng)續(xù)航的要求，硅基材料因其比容量大、放電平臺(tái)低、儲(chǔ)能豐富等優(yōu)點(diǎn)，是最具潛力的下一代鋰電池負(fù)極材料。但是硅基材料因其自身因素嚴(yán)重限制了它的商業(yè)應(yīng)用，首

?01 研究背景高鎳正極材料因其高容量和低成本效益受到廣泛認(rèn)可，是高能量密度鋰離子電池正極材料的熱門(mén)選擇。但高電壓下快充和長(zhǎng)循環(huán)會(huì)引發(fā)高鎳正極嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性以及應(yīng)力應(yīng)變積累的問(wèn)題，阻礙其進(jìn)一步的商業(yè)化應(yīng)用。02 研究工作簡(jiǎn)介近日，來(lái)自北京理工大學(xué)吳鋒院士團(tuán)隊(duì)的蘇岳鋒教授、陳來(lái)研究員、董錦洋博士后，

?背 景 在動(dòng)力電池領(lǐng)域，因整車(chē)輕量化和更長(zhǎng)的巡航里程的需求，更高的能量密度成為消費(fèi)者關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)于電芯設(shè)計(jì)方面提出了更高的要求。在相同的化學(xué)體系下，往往可通過(guò)優(yōu)化電芯設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)提升能量密度，例如提高極片的壓實(shí)密度，優(yōu)化導(dǎo)電劑和電解液配方等。但是壓實(shí)密度的提高會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，其中包含電解液浸潤(rùn)

?前 言血淤是指中醫(yī)辨證中的一種證型。血淤即血液運(yùn)行不暢，甚至瘀滯不通的狀態(tài)，阻滯于經(jīng)脈及臟腑內(nèi)，血淤會(huì)使患者出現(xiàn)皮疹紫暗、舌質(zhì)紫暗，甚至?xí)鹉X血栓、冠心病等疾病。在電芯中，電解液即為電芯的“血液”，當(dāng)其無(wú)法充分浸潤(rùn)電芯內(nèi)部并順暢流通時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)“血淤”現(xiàn)象，從而影響電芯的各方面性能。 電

?引 言粉體電阻率和壓實(shí)密度是當(dāng)前鋰電行業(yè)材料監(jiān)控的重要指標(biāo)，其測(cè)定通常要在不同量化壓力下完成，粉體受壓過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理現(xiàn)象，涉及顆粒間的相互作用、位移、變形以及最終形成的緊密堆積狀態(tài)。在受壓的初始階段，粉體顆粒處于松散堆積狀態(tài)，顆粒間具有較大的孔隙；外力作用下顆粒逐漸移近、分離、滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，使得

?前 言在眾多的正極材料中，高鎳材料LiNixM1-xO2（M = Mn，Co，Al等）表現(xiàn)出高能量密度以及良好的循環(huán)壽命。然而與LiFePO4（LFP）相比，高鎳正極的市場(chǎng)份額有下降趨勢(shì)。造成這種現(xiàn)象的主要原因之一是與LFP相比，高鎳正極在高充電態(tài)（SOC）時(shí)有著較差的安全性能。具體來(lái)說(shuō)，正極的安全

?文章概述活性物質(zhì)粉末的設(shè)計(jì)、制造和處理對(duì)電池的性能有著巨大的影響。在批量生產(chǎn)前，活性物質(zhì)粉末的一致性保證了電池性能的穩(wěn)定性。粉末的性能取決于成分、包覆狀態(tài)、可壓縮性和流動(dòng)性。在介觀尺度上，粉末之間的內(nèi)聚性以及與基體的附著力對(duì)堆積狀態(tài)的影響要大于顆粒形貌的影響。為了保持良好的流動(dòng)性，應(yīng)避免粉末中存在集

?前 言電池內(nèi)部壓力變化主要原因包括：（1）在鋰離子電池的充放電過(guò)程中，電極材料體積隨著鋰化和脫鋰而不斷波動(dòng)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT,對(duì)于固定外殼的圓柱或者方殼電池，電極材料體積變化導(dǎo)致內(nèi)部氣體體積變化，從而導(dǎo)致內(nèi)部氣體壓力的變化。（2）鋰離子電池內(nèi)的異常副反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氣體，從而導(dǎo)致更高的壓力

?鋰離子電池作為一種有效的電能存儲(chǔ)設(shè)備，具有能量密度高、比功率大、輸出電壓高、自放電小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。但其在電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中，由于鋰離子的脫嵌過(guò)程會(huì)導(dǎo)致電極材料的體積膨脹和收縮，且電池內(nèi)部伴有產(chǎn)氣、產(chǎn)熱現(xiàn)象發(fā)生，均會(huì)導(dǎo)致電池整體發(fā)生變形，而這種形變尤以厚度

?磷酸鐵鋰（LFP）電芯通常是基于橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4材料涂覆在鋁箔上作為正極，石墨材料涂覆在銅箔上作為負(fù)極，由于其安全性較好，目前成為新能源動(dòng)力汽車(chē)以及儲(chǔ)能電站最常選用的電芯體系。LFP電芯充電時(shí)，Li+遷移到LiFePO4顆粒表面，發(fā)生電極反應(yīng)之后進(jìn)入電解液，穿過(guò)隔膜后到達(dá)石墨負(fù)極顆粒表面，

?前 言電芯一致性是目前各大電芯制造企業(yè)著重解決的難點(diǎn)之一。在電芯生產(chǎn)制造過(guò)程中，由于物料、設(shè)備和環(huán)境等波動(dòng)，生產(chǎn)出來(lái)的電芯會(huì)存在微小的差異，這微小的差異在將電芯組裝成電池組后會(huì)進(jìn)一步放大。好比于“木桶效應(yīng)”，電池組內(nèi)性能最差的電芯會(huì)直接影響到整個(gè)電池組的性能，包括安全性，循環(huán)壽命，容量發(fā)揮等[1-2

?電解液是鋰離子電池四大主材之一，有鋰離子電池的“血液”之稱(chēng)，電解液主要由有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽及不同類(lèi)型的添加劑組成。其中有機(jī)溶劑是電解液的主體部分，鋰離子電池常用溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，其中EC與一種鏈狀碳酸酯的混合溶劑是鋰離子電

?鋰離子電池循環(huán)過(guò)程中會(huì)發(fā)生容量衰減和損失，為了提高電池容量和性能，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者充分研究了鋰電池容量損失的機(jī)理。目前，可知引起鋰離子電池容量衰減的主要因素包括正負(fù)極表面形成 CEI/SEI 鈍化膜、金屬鋰沉積、電極活性材料的溶解、陰陽(yáng)極氧化還原反應(yīng)或副反應(yīng)的發(fā)生、結(jié)構(gòu)變化及相變化等1~3。當(dāng)前，對(duì)鋰離

?背 景在鋰離子電池的復(fù)雜體系中，電解液起著不可或缺的角色，它就像是電池內(nèi)部的“血液”，負(fù)責(zé)在正負(fù)極之間傳遞鋰離子，從而實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放。電解液的性能直接影響到電池的整體性能，包括能量密度、循環(huán)壽命、充放電速率，以及工作溫度范圍。電池若要實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的倍率性能則需要電解液具有高的鋰離子傳輸能力，鋰離子

?一、作者信息及文章摘要2022年，北京理工大學(xué) Peipei Xu博士開(kāi)發(fā)了一種基于LFP電池的膨脹力曲線(xiàn)來(lái)預(yù)估電池SOC的方法，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，在電池不同的工況條件下，膨脹力對(duì)SOC的變化比電壓更加敏感，因此本文提出膨脹力估計(jì)SOC的方法，首先采用LSSVM方法搭建膨脹力模型，可解決膨脹力與SO

?一、作者信息及文章摘要2017年，J.R.Dahn課題組針對(duì)不同硅負(fù)極的軟包電池，采用原位表征方法測(cè)試其電極的體積、應(yīng)力和厚度變化，并結(jié)合計(jì)算的方式，定量分析硅復(fù)合電極每種成分的體積膨脹占比，從而為深入理解硅基材料的膨脹機(jī)理奠定基礎(chǔ)。二、試驗(yàn)方案1. 本實(shí)驗(yàn)中制作三種電池：(A) Li(Ni1-x-

?全固態(tài)電池(assb)具有理論能量密度高、本質(zhì)安全等優(yōu)點(diǎn)，是最有前途的下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)。然而，電極與固體電解質(zhì)之間“固-固”接觸的限制嚴(yán)重阻礙了界面電荷傳輸。研究表明，外部壓力的引入可以有效降低“固-固”接觸電阻，延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。通過(guò)適當(dāng)調(diào)整外部壓力，可以?xún)?yōu)化固態(tài)電池的性能。但是外部壓力對(duì)固態(tài)電池

?一、背景介紹在新能源汽車(chē)或儲(chǔ)能電站中，鋰離子電池常常會(huì)以多并串的形式組成模組或電池包（Pack）進(jìn)行使用，如果其中某幾顆電池出現(xiàn)性能缺陷或安全風(fēng)險(xiǎn)，則會(huì)引發(fā)整個(gè)模組或電池包的失效，甚至起火，這種現(xiàn)象可以稱(chēng)之為電池包的“木桶效應(yīng)”?！澳就啊钡男钏畼O限取決于“短板”的高度，因此合圍“木桶”所使用的“木頭

?鋰離子電芯在充放電過(guò)程中的膨脹行為有兩種表現(xiàn)形式：厚度和應(yīng)力，準(zhǔn)確測(cè)量膨脹厚度和膨脹力，有助于優(yōu)化電芯設(shè)計(jì)和提升電池在使用過(guò)程中的安全性能1-3。恒間隙模式的傳統(tǒng)測(cè)試方法是采用一個(gè)鋼板夾具，將電芯固定在壓板中間，用螺栓固定上下壓板的位置，在上壓板處安裝一個(gè)力傳感器來(lái)監(jiān)控壓力變化，但此方法很難保證測(cè)試

?在可持續(xù)的現(xiàn)代社會(huì)和氣候目標(biāo)的背景下，電池儲(chǔ)能技術(shù)已成為全球汽車(chē)行業(yè)轉(zhuǎn)型和全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)的重要方向。鋰離子電池（LIB）由于其長(zhǎng)周期壽命和高倍率性能，已成為消費(fèi)者、電力和儲(chǔ)能市場(chǎng)的主要儲(chǔ)能解決方案之一。當(dāng)前鋰離子電池在降低生產(chǎn)成本、提高性能和耐久性方面仍然存在挑戰(zhàn)，因此，深入了解生產(chǎn)過(guò)程對(duì)電池的

?電解液是鋰離子電池研發(fā)的核心部分，不僅是保證離子傳輸?shù)闹匾浇?，也是電池獲得高電壓、高比能的重要基礎(chǔ)。電解液相關(guān)參數(shù)及對(duì)極片和隔膜的浸潤(rùn)性直接影響電池性能的發(fā)揮。其中電解液在極片中的浸潤(rùn)效果與極片本身的壓實(shí)密度、孔隙大小、孔隙率等參數(shù)緊密相關(guān)，電解液在極片中的浸潤(rùn)情況評(píng)估可作為極片層級(jí)工藝優(yōu)化的關(guān)鍵

?鋰電池作為一種目前最常見(jiàn)的儲(chǔ)能器件，已被廣泛使用在生活的各方面。當(dāng)電池在使用過(guò)程中，其內(nèi)部無(wú)時(shí)無(wú)刻都在發(fā)生著化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋰電池的形狀也會(huì)隨著這些反應(yīng)而發(fā)生一定程度的變化。電池的膨脹通常分為兩種：一種是正負(fù)極材料脫嵌鋰結(jié)構(gòu)變化造成的硬膨脹；另一種是由于鋰電池內(nèi)部的產(chǎn)氣反應(yīng)引起的軟膨脹。硬膨脹

?前 言在電化學(xué)領(lǐng)域，電池測(cè)試設(shè)備是研究和開(kāi)發(fā)新型電池技術(shù)的關(guān)鍵工具。隨著新能源技術(shù)的飛速發(fā)展，高精度測(cè)試設(shè)備在電池測(cè)試中的重要性愈發(fā)凸顯。充放電設(shè)備主要用于鋰電池的一致性、安全性、功能性和可靠性的測(cè)試與評(píng)估，是鋰電池生產(chǎn)、研發(fā)、應(yīng)用等階段不可或缺的重要環(huán)節(jié)。今年5月8日，工信部公開(kāi)征求了對(duì)鋰電池行業(yè)

?前 言隨著新能源汽車(chē)對(duì)續(xù)航能力要求的不斷提高，電池負(fù)極材料也在向著高能量密度的方向發(fā)展。傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料雖然工藝成熟、成本低，但是在能量密度方面的發(fā)展已接近其理論最大值（372mAh/g）。硅憑借著超高的克容量（4200mAh/g）和較低的嵌鋰電位（0.4V）逐漸進(jìn)入人們的視野，但硅負(fù)極在充放電過(guò)程

?前 言隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭，鋰離子電池憑借著循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高等特性被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、新能源汽車(chē)、光伏儲(chǔ)能等領(lǐng)域，但是隨之而來(lái)的安全問(wèn)題也引起了用戶(hù)的極大關(guān)注。鋰離子電池在發(fā)生安全故障的早期往往會(huì)出現(xiàn)明顯的膨脹形變，并造成電池之間的顯著壓力變化，而這種膨脹遠(yuǎn)早于溫度異常和氣體溢出現(xiàn)象。因此

?在現(xiàn)有技術(shù)中，測(cè)量軟包電芯平整度的方法主要是肉眼觀察法、千分尺測(cè)厚或激光掃描法。肉眼觀察法即我們俗稱(chēng)的目測(cè)法，就是利用可見(jiàn)光觀察電芯的表面狀態(tài)，是一種粗糙的不可定量的觀察方法，利用可見(jiàn)光觀察雖然快捷，但是無(wú)法定量的給出電芯的平整度的差異。激光掃描法是利用光學(xué)設(shè)備，將電芯的整個(gè)輪廓掃描后制作成3D模型