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?一、背景介紹在儲能電站爆炸事故的調查報告里，或在新能源汽車自燃的現場殘骸中，"電池失效"總是作為核心關鍵詞被反復提及。鋰離子電池作為復雜的電化學系統，其失效往往源自多尺度、多物理場的復雜演變：電極材料的結構坍塌、電解液分解導致的"鋰枝晶"生長、界面SEI膜的異

?一、背景 聚苯乙烯微球（PS微球）作為高分子科學的重要研究對象，因其獨特的物理化學性質，在生物化學、檢測、催化劑等多個領域展現出廣泛的應用潛力。聚苯乙烯微球的制備方法多樣，包括懸浮聚合、乳液聚合和分散聚合等，不同方法制得的微球在粒徑、均一性及表面性質等方面存在差異。這些差異不僅影響PS微球的分散性和

?一、背景 隨著科技的不斷發展，材料科學領域的研究日益深入。其中，空心球材料因其獨特的結構和性能，在多個領域展現出了廣闊的應用前景。空心球材料的力學特性與其內部結構和組成密切相關。元能科技IEST的SPFT（單顆粒力學性能測試）設備，可以深入了解空心球材料在被壓縮時的力學響應，包括顆粒的壓潰力、脆性特

?背 景 鋰離子的嵌入/脫出或沉積/剝離，SEI膜持續生長及產氣等副反應的發生會造成電池產生內壓，壓力能夠通過界面作用影響鋰電池的各項性能[1]。由于隔膜的多孔結構和材質特性，受到壓力作用時會產生較大形變，其離子電導率會隨著壓力產生變化。有研究表明膜形變與壓力的關系曲線將多孔膜的受壓過程分為三個階段，

?期刊：Energy Materials單位：廈門大學材料學院、元能科技（廈門）有限公司作者：朱杰，伍運帆，張弘毅，謝旭佳，楊勇，彭宏宇，梁曉春，齊瓊瓊，林偉斌，彭棟梁，王來森*，林杰*通訊作者：王來森，林杰01 背景介紹固態鋰電池（SLBs）因能量密度高和安全性能好而廣受關注，其中石榴石型Li7La

?第一作者：王浩宇通訊作者：董錦洋，蘇岳鋒，陳來通訊單位：北京理工大學，北京理工大學創新中心使用設備：元能科技PRCD3100粉末電阻率&壓實密度儀、SPFT2000單顆粒力學性能測試系統01 研究背景鋰離子電池（LIBs）在現代能源存儲領域扮演著至關重要的角色，對便攜式電子設備、電動汽車和可

?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極之間的移動來工作（圖1）。在充電過程中，鋰離子從正極中脫出，經過?電解液嵌入負極。此時，電子通過外電路從正極流向負極，形成電流。放電過程中則相反，鋰離子從負極中脫出，經過電解液返回正極，同時電子通過外電路從負極流向正極，產生電流對外供

?前 言目前，液態電池的性能滿足了我們日常使用的大部分需求，但液態電池在材料體系與工藝技術上的開發也已經接近天花板。越來越多的科研工作者將研究工作轉向了鋰電池的終極目標：全固態電池。固態電解質擁有良好的機械性能，采用固態電解質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極短路問題[1]。同時，

?一、測試目的該項目用于對鋰電池、鈉電池等體系不同正負極材料單個顆粒的壓縮測試，評估材料顆粒層級的耐壓性、壓潰力。一般有以下幾個方面的研究和應用（如圖1）：1）顆粒的抗壓性與粉末壓縮過程中顆粒破碎、不可逆形變的關聯2）顆粒的抗壓性與極片壓實情況下顆粒壓潰、涂層穩定性的關聯3）顆粒的抗壓性與電芯循環穩定

?第一作者：房友友通訊作者：蘇岳鋒，董錦洋，陳來發表單位：北京理工大學，北京理工大學創新中心使用設備：元能科技PRCD1100粉末電阻率儀01 研究背景隨著電動汽車和便攜式儲能系統的迅速發展，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

?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，

?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

?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

?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

?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

?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-

?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

?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

?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