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?鋰離子電池因其能量密度高、循環壽命長、環保等優勢逐步在便攜式電子產品及電動汽車中得到廣泛應用。當前以石墨類材料為負極的鋰離子電池容量已逐漸不能滿足電動車長續航的要求，硅基材料因其比容量大、放電平臺低、儲能豐富等優點，是最具潛力的下一代鋰電池負極材料。但是硅基材料因其自身因素嚴重限制了它的商業應用，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可，是高能量密度鋰離子電池正極材料的熱門選擇。但高電壓下快充和長循環會引發高鎳正極嚴重的結構不穩定性以及應力應變積累的問題，阻礙其進一步的商業化應用。02 研究工作簡介近日，來自北京理工大學吳鋒院士團隊的蘇岳鋒教授、陳來研究員、董錦洋博士后，

?背 景 在動力電池領域，因整車輕量化和更長的巡航里程的需求，更高的能量密度成為消費者關注的關鍵指標，對于電芯設計方面提出了更高的要求。在相同的化學體系下，往往可通過優化電芯設計參數來提升能量密度，例如提高極片的壓實密度，優化導電劑和電解液配方等。但是壓實密度的提高會帶來一系列問題，其中包含電解液浸潤

?前 言血淤是指中醫辨證中的一種證型。血淤即血液運行不暢，甚至瘀滯不通的狀態，阻滯于經脈及臟腑內，血淤會使患者出現皮疹紫暗、舌質紫暗，甚至會引起腦血栓、冠心病等疾病。在電芯中，電解液即為電芯的“血液”，當其無法充分浸潤電芯內部并順暢流通時，也會出現“血淤”現象，從而影響電芯的各方面性能。 電

?引 言粉體電阻率和壓實密度是當前鋰電行業材料監控的重要指標，其測定通常要在不同量化壓力下完成，粉體受壓過程是一個復雜的物理現象，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。在受壓的初始階段，粉體顆粒處于松散堆積狀態，顆粒間具有較大的孔隙；外力作用下顆粒逐漸移近、分離、滑動和轉動，使得

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

?文章概述活性物質粉末的設計、制造和處理對電池的性能有著巨大的影響。在批量生產前，活性物質粉末的一致性保證了電池性能的穩定性。粉末的性能取決于成分、包覆狀態、可壓縮性和流動性。在介觀尺度上，粉末之間的內聚性以及與基體的附著力對堆積狀態的影響要大于顆粒形貌的影響。為了保持良好的流動性，應避免粉末中存在集

?前 言電池內部壓力變化主要原因包括：（1）在鋰離子電池的充放電過程中，電極材料體積隨著鋰化和脫鋰而不斷波動，根據理想氣體狀態方程PV=nRT,對于固定外殼的圓柱或者方殼電池，電極材料體積變化導致內部氣體體積變化，從而導致內部氣體壓力的變化。（2）鋰離子電池內的異常副反應會產生氣體，從而導致更高的壓力

?鋰離子電池作為一種有效的電能存儲設備，具有能量密度高、比功率大、輸出電壓高、自放電小、使用壽命長等優點，目前已廣泛應用于電動汽車、電子產品等領域。但其在電化學循環過程中，由于鋰離子的脫嵌過程會導致電極材料的體積膨脹和收縮，且電池內部伴有產氣、產熱現象發生，均會導致電池整體發生變形，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構的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極，由于其安全性較好，目前成為新能源動力汽車以及儲能電站最常選用的電芯體系。LFP電芯充電時，Li+遷移到LiFePO4顆粒表面，發生電極反應之后進入電解液，穿過隔膜后到達石墨負極顆粒表面，

?前 言電芯一致性是目前各大電芯制造企業著重解決的難點之一。在電芯生產制造過程中，由于物料、設備和環境等波動，生產出來的電芯會存在微小的差異，這微小的差異在將電芯組裝成電池組后會進一步放大。好比于“木桶效應”，電池組內性能最差的電芯會直接影響到整個電池組的性能，包括安全性，循環壽命，容量發揮等[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，電解液主要由有機溶劑、電解質鋰鹽及不同類型的添加劑組成。其中有機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

?鋰離子電池循環過程中會發生容量衰減和損失，為了提高電池容量和性能，國內外的學者充分研究了鋰電池容量損失的機理。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、陰陽極氧化還原反應或副反應的發生、結構變化及相變化等1~3。當前，對鋰離

?背 景在鋰離子電池的復雜體系中，電解液起著不可或缺的角色，它就像是電池內部的“血液”，負責在正負極之間傳遞鋰離子，從而實現電能的儲存和釋放。電解液的性能直接影響到電池的整體性能，包括能量密度、循環壽命、充放電速率，以及工作溫度范圍。電池若要實現優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 Peipei Xu博士開發了一種基于LFP電池的膨脹力曲線來預估電池SOC的方法，經過實驗驗證發現，在電池不同的工況條件下，膨脹力對SOC的變化比電壓更加敏感，因此本文提出膨脹力估計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課題組針對不同硅負極的軟包電池，采用原位表征方法測試其電極的體積、應力和厚度變化，并結合計算的方式，定量分析硅復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理奠定基礎。二、試驗方案1. 本實驗中制作三種電池：(A) Li(Ni1-x-

?全固態電池(assb)具有理論能量密度高、本質安全等優點，是最有前途的下一代儲能系統。然而，電極與固體電解質之間“固-固”接觸的限制嚴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，延長電池的循環壽命。通過適當調整外部壓力，可以優化固態電池的性能。但是外部壓力對固態電池

?一、背景介紹在新能源汽車或儲能電站中，鋰離子電池常常會以多并串的形式組成模組或電池包（Pack）進行使用，如果其中某幾顆電池出現性能缺陷或安全風險，則會引發整個模組或電池包的失效，甚至起火，這種現象可以稱之為電池包的“木桶效應”。“木桶”的蓄水極限取決于“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程中的膨脹行為有兩種表現形式：厚度和應力，準確測量膨脹厚度和膨脹力，有助于優化電芯設計和提升電池在使用過程中的安全性能1-3。恒間隙模式的傳統測試方法是采用一個鋼板夾具，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力傳感器來監控壓力變化，但此方法很難保證測試

?在可持續的現代社會和氣候目標的背景下，電池儲能技術已成為全球汽車行業轉型和全球經濟可持續增長的重要方向。鋰離子電池（LIB）由于其長周期壽命和高倍率性能，已成為消費者、電力和儲能市場的主要儲能解決方案之一。當前鋰離子電池在降低生產成本、提高性能和耐久性方面仍然存在挑戰，因此，深入了解生產過程對電池的

?電解液是鋰離子電池研發的核心部分，不僅是保證離子傳輸的重要媒介，也是電池獲得高電壓、高比能的重要基礎。電解液相關參數及對極片和隔膜的浸潤性直接影響電池性能的發揮。其中電解液在極片中的浸潤效果與極片本身的壓實密度、孔隙大小、孔隙率等參數緊密相關，電解液在極片中的浸潤情況評估可作為極片層級工藝優化的關鍵

?鋰電池作為一種目前最常見的儲能器件，已被廣泛使用在生活的各方面。當電池在使用過程中，其內部無時無刻都在發生著化學、電化學反應，導致鋰電池的形狀也會隨著這些反應而發生一定程度的變化。電池的膨脹通常分為兩種：一種是正負極材料脫嵌鋰結構變化造成的硬膨脹；另一種是由于鋰電池內部的產氣反應引起的軟膨脹。硬膨脹

?前 言在電化學領域，電池測試設備是研究和開發新型電池技術的關鍵工具。隨著新能源技術的飛速發展，高精度測試設備在電池測試中的重要性愈發凸顯。充放電設備主要用于鋰電池的一致性、安全性、功能性和可靠性的測試與評估，是鋰電池生產、研發、應用等階段不可或缺的重要環節。今年5月8日，工信部公開征求了對鋰電池行業

?前 言隨著新能源汽車對續航能力要求的不斷提高，電池負極材料也在向著高能量密度的方向發展。傳統石墨負極材料雖然工藝成熟、成本低，但是在能量密度方面的發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）逐漸進入人們的視野，但硅負極在充放電過程

?前 言隨著傳統能源的日益枯竭，鋰離子電池憑借著循環壽命長、能量密度高等特性被廣泛應用于消費電子、新能源汽車、光伏儲能等領域，但是隨之而來的安全問題也引起了用戶的極大關注。鋰離子電池在發生安全故障的早期往往會出現明顯的膨脹形變，并造成電池之間的顯著壓力變化，而這種膨脹遠早于溫度異常和氣體溢出現象。因此

?在現有技術中，測量軟包電芯平整度的方法主要是肉眼觀察法、千分尺測厚或激光掃描法。肉眼觀察法即我們俗稱的目測法，就是利用可見光觀察電芯的表面狀態，是一種粗糙的不可定量的觀察方法，利用可見光觀察雖然快捷，但是無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設備，將電芯的整個輪廓掃描后制作成3D模型

?硅碳體系電芯的膨脹主要與硅材料的體積膨脹有關，若電芯循環過程中不可逆膨脹累積太多，會導致電芯的容量衰減嚴重。目前行業內常用的改善硅碳復合電極循環性能的策略有1??：(1) 材料結構修飾，例如減小硅顆粒的尺寸，或合成納米結構的硅電極；(2) 電位控制，以避免形成結晶的Li-Si合金；(3) 開發自修復

?前 言化成是鋰離子電池生產制造過程中的一道關鍵工序，化成的目的主要是在負極表面生成SEI以隔絕電子并導通離子1?2，SEI成膜的好壞直接影響電池后續的循環倍率性能，因此，控制合適的化成條件（化成溫度、充電倍率、施加壓力等）是非常重要的生產步驟。在SEI成膜過程中會伴隨有電池體積的增加，一方面是由于成

?前言鋰離子電池充放電過程中，正負極材料不斷脫嵌鋰造成顆粒體積變化，并伴隨著電芯厚度變化，同時隨著電芯的老化，伴隨著SEI膜增厚、產氣、析鋰等也會使電芯厚度增加。若電芯被限制于固定空間內（實際應用場景），則會對此空間外壁產生一定的作用力（膨脹力），此膨脹力會影響電芯的循環性能及安全性。一般地，限制電芯

?鋰離子電池在充放電過程中，由于正負極的結構膨脹和電解液分解產氣會造成電芯的膨脹，當電池的束縛邊界不同時，電芯膨脹的表現形式也不同。電芯表面施加的應力一定時，電芯表現出厚度的變化，而當電芯的初始厚度控制不變時，電芯則表現出應力的變化。通常在測試電芯的膨脹行為時，需要控制不同的邊界條件，得到電芯膨脹厚度