锂离子电池随应力变化的容量衰减行为和机理
了解锂离子电池容量衰减的行为和机理有助于促进其更广泛的商业和工业应用。研究人员为镍锰钴（NMC111）/石墨（C）锂离子电池开发了电化学-热学-机械耦合容量衰减模型（ETMCF）。
华中科技大学林一歆团队发现主要衰减行为包括 SEI 形成、锂沉积/剥离、SEI 再形成和活性材料损失 。ETMCF 模型关注了应力对容量衰减行为的影响，提高了在高充放电率（C-rates）和宽温度域下预测电池容量衰减的准确性，证实了应力效应在锂离子电池容量衰减中的重要性和不可忽视性。研究人员系统地研究了充放电速率、工作温度和耦合效应对容量衰减机制的影响，发现在不同的充放电速率和温度条件下，衰减行为的主导效应明显不同。此外，还构建了容量损耗率相图，并阐明了 C-速率、温度和容量损耗关系的依赖性。这项工作为电池管理系统中的快速充电策略和温度调节提供了新的见解，并为预测和评估电池容量衰减提供了全面的分析框架。该成果以《Stress-dependent capacity fade behavior and mechanism of lithium-ion batteries》 为题发表在《Journal of Energy Storage》 。第一作者是Li Yunfan 。
图 1.电化学-热学-机械容量耦合衰减模型示意图：（a）P2D 电化学模块，（b）3D 热学模块，（c）1D 机械模块，（d）容量衰减模块，（e）模块之间的耦合关系。
图 2.ETMCF 的模型验证：（a）电压曲线；（b）温度曲线；（c）不同 倍率下复合薄膜的拉伸箍应力；（d）不同环境温度下的剩余容量比。
图 3.在循环充电/放电过程中（T = 20 ℃，C-速率 = 4），(a) 阳极界面局部电流密度、(b) 阳极过电位和颗粒表面锂沉积厚度以及 (c) 复合薄膜成分与应变能的相关性的时间演变。
图 4.(a) 颗粒表面的 δSEI,form 和 δSEI,re-form 以及 (b) 阳极/隔膜界面的 Gfilm 和 Gfilm,cr 的变化。(c) 复合薄膜中的应变能归一化 Gnorm、(d) 裂缝电流密度 icra 和 (e) SEI 再形成的体积分数 φSEI 再形成的时空分布。
图 5：（a）电池电压（V）、锂离子浓度差（|Δcs|）和石墨颗粒中的无量纲应变能 Es,norm 的相关性；（b）LP-ST、SEI 和 LAM 造成的容量损失百分比。
图 6.(a) 最大镀锂层厚度（δlp,max）和相应的镀锂时间（τδlp,max）之间的关系；(b) 最大 SEI 层厚度（δSEI,max）和相应的 SEI 形成时间（τδSEI,max）之间的关系；(c) δSEI 分布和 (d-f) 不同 倍率下阳极长度上的 Gnorm 分布。
图 7：(a) 特性时间（tc1 和 tc2）与相应的无量纲应变能（Es,normtc1 和 Es,normtc2）之间的关系，(b) 固相体积分数保留量（εs,retention）在阳极长度上的分布，以及 (c) 在不同条件下 LP-ST、SEI 形成、SEI 再形成和 LAM 的容量损失百分比。
图 8：（a）阳极过电位的变化；（b）锂沉积层和死锂的厚度；（c）阳极上锂沉积层的厚度分布；（d）应变能归一化的变化；（e）SEI 形成、SEI 再形成和 SEI 总厚度；以及（f）不同工作温度下阳极上 SEI 层的厚度分布。
图 9：(a) 无量纲应变能 Es,normtc1 和 Es,normtc2 以及阳极固相的体积分数保留量 εs,retain；(b) 阳极上的εs,retain 分布；(c) 不同工作温度下 LP-ST、SEI 形成、SEI 再形成和 LAM 导致的容量损失百分比。
图 10：（a）不同工作条件下的容量损失率以及 LP-ST、SEI 形成、SEI 再形成和 LAM 的贡献；（b）不同 倍率和工作温度下的容量损失率相图。
【结论】
研究人员为锂电池开发了一种电化学-热学-机械耦合容量衰减模型（ETMCF），重点关注机械应力对 SEI 形成、锂沉积/剥离（LP-ST）、SEI 重形成和活性材料损失（LAM）等主要衰减行为的影响。锂金属沉积由镀锂和剥离决定，并与 SEI 形成竞争，在阳极颗粒表面形成复合膜。锂金属含量会改变复合薄膜的机械性能，如杨氏模量和泊松比，导致薄膜开裂和 SEI 重新形成。采用应力参数应变能归一化（≥ 1）来准确预测复合薄膜开裂，并定量描述开裂和 SEI 再变形的时空分布。无量纲应变能正确测量了浓度梯度施加的扩散诱导应力，并精确评估了颗粒破碎/粉碎和固相体积分数降低的情况。可以看出，机械场与电化学场和热场成功地耦合在一起。应力对容量衰减的影响是动态和有效的，不容忽视。因此，所开发的 ETMCF 模型提高了在快速充放电和宽温度范围等恶劣工作条件下预测 LIB 容量衰减的准确性。
注：本站转载的文章大部分收集于互联网，文章版权归原作者及原出处所有。文中观点仅供分享交流，如涉及版权等问题，请您告知，我将及时处理。
沉锂母液怎么回收锂？回收锂工艺是什么？
沉锂母液怎么回收锂？回收锂工艺是什么？康景辉小编和大家一起聊聊沉锂母液怎么回收锂，回收工艺有哪些？
在碳酸锂生产中，沉锂母液中锂的含量较高，约占生产总量的20%，目前，对沉锂母液中锂的回收，各生产企业采用的工艺有一定的差别。各企业采用的回收工艺均结合自身特点，从提高锂的回收率以及回收锂盐产品的品质出发，从而实现企业生产效益最大化。
电池级碳酸锂沉锂母液锂回收工艺
电池级碳酸锂沉锂母液为碳酸锂和硫酸钠的水溶液，其中，碳酸锂为饱和状态，硫酸钠为不饱和状态，还含有少量碳酸钠。
电池级碳酸锂母液回收锂，既可生产碳酸锂产品，又可以转化生产单水氢氧化锂或者无水氯化。生产何种产品，可根据企业产品情况选择不同的工艺路线。
1、硫酸酸化法回收锂生产碳酸锂
电池级碳酸锂沉锂母液回收锂时，采用硫酸酸化的方法回收锂，酸化液又可采用浓缩沉锂母液碳酸钠沉锂、浓缩后冷冻结晶母液碳酸钠沉锂、苛化浓缩后冷冻结晶母液二氧化碳沉锂3种不同的工艺方法回收生产碳酸锂。
2、浓缩沉锂母液碳酸钠沉锂
浓缩沉锂母液碳酸钠沉锂工艺为传统的处理电池级沉锂母液的工艺，其工艺过程如下：
沉锂母液与硫酸反应生成低浓度的硫酸锂和硫酸钠的混合溶液，然后，再通过蒸发浓缩结晶分离出大部分硫酸钠，在富集锂的蒸发结晶母液中加入碳酸钠溶液沉淀粗碳酸锂。
该工艺得到的富集键的蒸发结晶母液的钠离子含量较高，采用碳酸钠作为沉淀剂时又引入了杂质钠，直接沉淀碳酸锂只能得到工业级的碳酸锂。
工业级碳酸锂品质不高，售价较低，市场需求量小，且该工艺沉锂母液反复循环，直收率较低，酸消耗较多，生产成本较高。
3、浓缩后冷冻结晶母液碳酸钠沉锂
浓缩后冷冻结晶母液碳酸钠沉锂工艺是浓缩沉锂母液碳酸钠沉锂方法的改良，其工艺过程如下:先将沉锂母液与硫酸反应,生成低浓度的硫酸锂和硫酸钠的混合溶液，然后，再蒸发浓缩结晶，分离出大部分硫酸钠。
当蒸发结晶母液中的锂富集一定程度后，再送入冷冻结晶工段,在-10~0 ℃下进行冷冻结晶，进一步析出十水硫酸钠，从而降低了溶液中硫酸钠的含量。
同时，将冷冻结晶分离母液中的锂离子浓度提高接近饱和，在冷冻结晶的母液加入碳酸钠溶液以沉淀碳酸锂。
冷冻结晶后降低了返回沉锂的溶液量，也大大提高了锂的直收率，同时，降低了蒸发量和硫酸的消耗。
相关问答
锂电池 充满电 变沉 了?会变重,但是几乎觉察不到。电子,质子这些产生电的基本粒子是有重量的。电子是轻子族里一种稳定的亚原子粒子,是构成原子的一种基本粒子,其静止质量为9.1066×...
钾和什么反应生成 沉 ?碱金属中钾离子可以和一些较大的阴离子生成溶解度较小的物质,如K2【PtCl2】.K[B(C6H5)4]等等,但不同的是,锂离子可以和较小的离子形成沉淀。如氟化锂,碳酸锂...
72伏50安 锂电池 重量?72V50AH的磷酸铁锂电池组用266503.2V3200mah电芯组合,24串16并,大概重量在38kg左右。72v70AH的锂电池大约重50公斤,由于体积和重量较大,不便于经常摘下挪...
提炼锂需要哪些化学品?氯化剂(氯化钙),石灰石,硫酸等氯化焙烧法氯化焙烧法主要是采用氯化剂(氯化钙)使锂矿石中的锂及其他有价金属转化为氯化物,分为中温氯化和高温氯化两种工艺。...
如何判断 锂电池 的好坏?锂电池质量好坏的检测方法:1、最快的检验方法是测试内阻和最大放电电流,质量好的锂电池,内阻非常小,最大放电电流很大。采用20A量程的万用表,直接短接锂电...
锂电池 没有电怎么判断好坏?锂电池质量好坏的检测方法:1、最快的检验方法是测试内阻和最大放电电流,质量好的锂电池,内阻非常小,最大放电电流很大。采用20A量程的万用表,直接短...锂...
锂离子 电池 的应用很广，其正极材料可再生利用.某离子 电池 正...[最佳回答]废旧锂离子电池放电处理拆解后正极用氢氧化钠溶液碱溶过滤得到滤液调节溶液PH过滤得到氢氧化铝沉淀;滤渣加入硫酸,过氧化氢调节溶液PH过滤得到滤液...
锂离子 电池 的应用很广，其正极材料可再生利用.某锂离子 电池 ...[最佳回答](1)根据化合物中,化合价的代数和为0知,LiCoO2中,Co元素的化合价为+3价,故答案为:+3;(2)正极中含有铝,铝易溶于强碱溶液生成AlO2-,反应的离子方程式...
原铅酸 电池 增程器，后改为 锂电池 后，原增程器能用吗?如何改...如何改为锂电池供电?网友1最佳答案回答者:网友锂电池是一种很危险的电池,原来的电动车如果是铅电池,损坏后不建议换锂电池,还是换同样规格的铅电。如果换...
电动车霍尔没坏电机转着 沉 是什么原因?铅酸电池没有保护板,电压是逐渐下降的,不会突然就熄火.锂电池如果单串衰减,有可能中途断电.钥匙孔进水锈蚀接触不良,有可能引发该故障.电池线很粗,且连接紧...
