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重点介绍锂离子电池中的“表界面”——SEI膜,包括其形成机理、结构和性能,以及如何用常见表面分析手段(XPS、XRD、TOF-SIMS等)来表征其各项指标。此外,本报告会具体介绍锂电中表界面分析应用实例,以及分析过程中的易错点。
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锂离子电池在使用过程中,随着化学反应的发生,内部的锂离子不断的在正负极之间移动,这个过程伴随着吸热和放热,在多数情况下,以放热为主。电池的发热会影响电池材料的热稳定性,并引发性能衰退,严重时还会导致热失控的发生。本报告介绍了锂离子电池热性能参数的评估方法和产热的一些规律。
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热分析技术(ARC、TG?、DSC等)可提供锂电池正负极材料的热失控分析、热分解温度、组分分析、放热焓值等信息,为锂电池及材料的研发和测试提供指导性建议。热分析技术是在温度程序控制下研究材料的各种转变和反应,是一种十分重要的分析测试方法。常用的热分析方法有:绝热加速量热仪(ARC)、热重法(TG)等
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绝热加速量热仪(Accelerating Rate Calorimeter,ARC)的设备组成及参数、工作原理及测量方法,着重介绍加速量热仪在电池材料热稳定性和电池热安全性评价测试中的应用案例成果分享。
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锂离子电池是实现化石能源代替、“碳中和”、“碳达峰”的重要保障,在新能源汽车、电化学储能领域应用广泛。随着能量密度的不断提升,锂电池安全性和热特性是行业的关注重点。本报告介绍了基于等温量热的锂离子电池充放电产热测量方法的研究。
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对于电池研究领域的活泼金属、卤素电解质等水氧敏感的这类特殊样品,如何从实验室手套箱中不接触空气进入扫描电镜进行表征成为难题。经过两年的摸索和不断优化迭代,我们电镜组老师研制出了稳定实用便捷的气氛保护样品盒系统,已为学校多项电池研究的成果提供了可靠的扫描电镜表征数据,获授权专利2项。
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锂离子电池的基本结构、组分和形貌对电池性能有重要的影响,这些结构相关信息在循环过程中会持续演变,并最终造成电池性能的衰减,以及安全性问题。本报告,将介绍报告人利用电子显微学的表征技术来对锂电池材料进行的多维度多尺度的表征分析,主要涉及透射电镜技术,扫描电镜技术和相关的原位技术。
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电解液是锂电池的关键组成部分,在电池工作过程中会发生复杂的电化学反应,对其成分进行精确定性定量分析可帮助分析电池反应机理及不同的失效模型。电池在化成分容、循环及滥用等过程中会产生不同程度的胀气,对不同类型电池产气进行定性定量分析可帮助指导电池材料体系改进和机理分析。
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1. 电池材料水分检测方案;
2. 正极材料及前驱体成分分析;
3. 电解液质控难点与解决方案。
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对于锂电池的研发主要集中在两个方面,首先是各类新型材料的研发,包括正极材料、负极材料、隔膜材料等;其次还要研究在反应过程中各种材料的变化。在这两方面,原子力显微镜均可被广泛应用。作为具备高分辨率的表面属性分析工具,原子力显微镜不仅可以对锂电池使用的各种新型纳米材料进行表征,还可以模拟电化学环境或是工况环境对各种变化原位观测。