聲呐設備（bèi）12.8V鈷酸鋰電池規（guī）格型（xíng）號

隨著對智能手機，電動（dòng）汽車和可再生能源的需求持續增長，科學家們正在尋（xún）找改進鋰離子電池的方法-鋰離（lí）子（zǐ）電池是家用電子產品中最常見的電池類型，也是電網規模儲能的（de）有前途的（de）解決方案。提高鋰（lǐ）離子電池的能量密度可以促進具有長效電池的先進技術的發展，以及（jí）風能和太陽能的廣泛使用。現在，研究（jiū）人員在實現這（zhè）一目（mù）標方麵取得了重大進展。

由馬裏蘭大學(UMD)，美國能源部(DOE)布魯克海文國（guó）家實驗室和美國陸軍研究實驗室的科學家領導的合作（zuò）開（kāi）發並研究了一種能夠使（shǐ）鋰離子能量密度增加三倍的新型陰極材料。電池電極。他們的研究成果於6月13日在（zài）NatureCommunications上發表。
為什麽恒壓限流（liú）充電的時候電流是逐漸（jiàn）減小的
“鋰離子電池由陽極和陰極組成，”UMD科學家和（hé）該（gāi）論文的主要作者之（zhī）一的（de）秀（xiù）林秀說。“與鋰（lǐ）離子電池中使用的商用石墨陽極的大容量相比，陰極的容量更加有限。陰極材料始終（zhōng）是進一步提高鋰（lǐ）離子電池能（néng）量密度的瓶頸。”

UMD的科學家（jiā）們（men）合成了一種新的陰極材料，這是一種改良的工程形式的（de）三氟化鐵(FeF3)，由（yóu）經濟有效和環境（jìng）友好的元素（sù）-鐵和（hé）氟組成。研究人員一直（zhí）對在鋰離子電池中使用FeF3等化合物感興趣，因為它們具有比傳（chuán）統陰（yīn）極材料更高（gāo）的容量。

“通常用於鋰離子電池的材（cái）料都是基於插（chā）層化學，”布魯克海（hǎi）文的化學家（jiā）和該論文的主要作者之（zhī）一EnyuanHu說。“這種類型的化學（xué）反應（yīng）是非常有（yǒu）效的;但是，它隻轉移一個電子，因此陰極容（róng）量是有限的。一些化合物如（rú）FeF3能夠通過更複雜的反應機製轉移多個電子，稱為轉（zhuǎn）化反應。”
磷酸鐵鋰電池的電化學（xué）性能有（yǒu）充電特性，放電特性，低溫特性，壽命
盡管FeF3具有增加陰極容量的潛力，但該化合（hé）物在鋰離子電池中的表（biǎo）現並不理想，因為其轉化反應存在三個（gè）並發症：能（néng）效差(滯後)，反應（yīng）速度慢，副反應可能導致循環壽命不佳。為了克服這些挑戰，科學家（jiā）們通過一種稱為化（huà）學替代的過程將鈷和氧原子添（tiān）加到FeF3納米棒中。這使科學家能夠操縱反應途徑並使其更具（jù）“可逆性”。

“當鋰離子被插入到FeF3中時，這種物質會（huì）轉化為鐵和氟化鋰，”該論文的合著者和布魯克海文（wén）功能納米材料中心(CFN)的科學家（jiā）SooyeonHwang說。“然而，反應不是（shì）完全可逆的。用鈷（gǔ）和氧取（qǔ）代後，陰極材料的（de）主要骨架更好地保持，反應變得（dé）更加可逆。”
三元鋰電池的常規性能有電壓，容量，內阻
為了研究反應途徑（jìng），科（kē）學家們（men）在CFN和國家同步加（jiā）速器光源II(NSLS-II)-布魯克海文的兩個DOE科學用戶設施辦公室進行了多次實驗。

首先在CFN，研究（jiū）人員使用強（qiáng）大的電子束以0.1納米的分辨率觀察FeF3納米棒-一種稱為透射電子顯（xiǎn）微鏡(TEM)的技術。TEM實驗使研究（jiū）人員能夠確定陰極結構中納米顆粒的確（què）切尺寸，並分析結構在充電-放電過程的不同階段之間如何變化。他們看到取代納米棒的反應速度更快。

“TEM是一種用於表征非常小尺度材料（liào）的（de）強大工具，它還能夠實時研究反（fǎn）應過程，”CFN的科學家和（hé）該研（yán）究的共（gòng）同作者DongSu說。“然而，我們隻能使（shǐ）用TEM看到非常有限的樣品（pǐn）區（qū）域。我們需要依靠NSLS-II的同步加速器技術來了解整個（gè）電池的功能。”
動力電池的串並聯的方式對鋰（lǐ）電（diàn）池有（yǒu）很大影響
在NSLS-II的X射線粉末衍射(XPD)光束線上，科學家們通過（guò）陰極材料引導了超亮X射（shè）線（xiàn）。通過分析光散射的方式，科學家們（men）可以“看到”有關材料結構的其他信息。

“在XPD，我們進行了配對分布功（gōng）能(PDF)測量，能夠（gòu）檢測大量的（de）當地鐵排序，”該論文的合著（zhe）者和NSLS-II的科學家白建（jiàn）明說。“對放電陰極的PDF分析清楚地表明，化學替代促進了電化學的可（kě）逆性。”
鋰電（diàn）池的放電倍率有1C,2C,3C,5C,10C
在CFN和NSLS-II上結合高度（dù）先進的成像和顯微技術是評估陰極材（cái）料功能（néng）的關鍵步驟。

“我（wǒ）們還進（jìn）行了基於密度泛函理論的先進計算（suàn）方法（fǎ），以破解原子尺度的反應（yīng）機製，”UMD的科學家，該論（lùn）文的共同作者（zhě）肖驥說。“這種方法表明（míng）化學替代通過減少鐵的粒徑和穩定岩鹽相將反應轉變為高度可逆的狀態。”UMD的科學家表示（shì），這種研究策略可以應用於其他高能轉換材料，未來的研究可能使用該方（fāng）法來改進其他（tā）電池係統。

近年來，隨（suí）著鋰電（diàn）技術的不斷進步與實際成本逐漸下降，鋰電池在電動工具領域的（de）應用越來越多，現階段各（gè）大巨頭廠商提出（chū）電動工具無繩化的想（xiǎng）法後（hòu），使得鋰電池在電動工具（jù）領域有著廣闊的前（qián）景空間。

與此同時，人工智能的興起，鋰電（diàn）家居產品（pǐn）、園林工具等（děng）新興智能工（gōng）具（jù）類產品得到了迅速發展的機會，鋰電（diàn）池的（de）應用並不再局限於單個領（lǐng）域。其中根據業內（nèi）人士稱，鋰電（diàn）類（lèi）電動工具、園林工具未來市場趨勢（shì）正如（rú）清晨（chén）的朝陽。電動（dòng）工具鋰電化除了市場的推動與自身潛力外，還得到了國家地區政策（cè）的支持。例如歐盟（méng）早已禁止無線電動工具（jù）使用鎳鉻電池，鋰電電動（dòng）工（gōng）具的普（pǔ）及率與（yǔ）替換率也遠遠領（lǐng）先於國（guó）內市場;中國（guó）則是重新製（zhì）定了電（diàn）動工具（jù）鋰電池使用行業標準。

鋰電化無繩化意味（wèi）著電動工具將會朝著更小體積、更（gèng）輕重量、更低噪聲等方（fāng）向（xiàng）發展，然而仍不可避免“副作用”的出現，那就是鋰電池中的鋰離子熱失控。鋰離子的工作溫度範圍是在+15～+45攝（shè）氏度之間，如果溫度超（chāo）出臨界水平，則會導致電池單元功能安全（quán）、使用壽命縮短、不穩定性以（yǐ）及可能發生的熱失控。
鉛酸蓄電池按照用途分類:汽（qì）車蓄電池，摩托車蓄電池，牽引蓄電池，太陽能蓄電池，UPS蓄（xù）電池，直流（liú）屏蓄電池，電子設備蓄電池等
那麽鋰電池中鋰離子是如何發生熱失控（kòng）的呢?如果工（gōng）具（jù）發生強烈的碰撞或（huò）高處跌落，電池有可能發生變形;材料則會滲透到電池裏，引起內部短路或外部短路的現（xiàn）象;再者過度充電或（huò）快速充電時電流過大，極其有可能會永久損壞電池。
鋰（lǐ）電池充（chōng）電方法很多，但無（wú）論（lùn）哪種鋰電池（chí）的充（chōng）電首先要包裝安全
熱失控發生後就猶如多米諾骨牌效應一（yī）樣（yàng），電池中儲存的能量會突然釋放（fàng），從而產生火（huǒ）災。另外電池（chí）數量越多、能量密度越（yuè）高、充放電（diàn）功率越（yuè）大，就意味著（zhe）發生（shēng）起火故（gù）障的概率（lǜ）就越高。

為了確保把熱失控的風險降到最（zuì）低，伊利諾伊大學芝加哥（gē）分校研究人員發布了一份研究報告，報（bào）告中（zhōng）表明（míng），石（shí）墨（mò）烯（xī）材料可以從鋰離子電（diàn）池（chí）著火（huǒ）時吸走氧氣，可以防止（zhǐ）陰極釋放的氧氣與電池內其他易燃品相（xiàng）結合，從而降低起火風（fēng）險，減少事故損失。