XPS 与电气滥用测试揭示半固态电池失效差异
研究用 X 射线光电子能谱表征四类半固态电芯的新鲜正极,并按 IEC 62660-2:2018 与 IEC 62660-3:2022 分别开展外部短路(ESC)和过充测试。
推荐理由:研究用 XPS 与 IEC 标准短路、过充测试对比四类半固态电芯,给出 dV/dt 作为电压失效前兆的判据。
研究用 X 射线光电子能谱表征四类半固态电芯的新鲜正极,并按 IEC 62660-2:2018 与 IEC 62660-3:2022 分别开展外部短路(ESC)和过充测试。
推荐理由:研究用 XPS 与 IEC 标准短路、过充测试对比四类半固态电芯,给出 dV/dt 作为电压失效前兆的判据。
一篇论文提出用 Verilog HDL 实现的电动汽车充电数字控制器,接收 start、voltage_ok、current_ok、battery_full、fault 五个输入,输出 charge_enable、charging_complete 和 fault_output。
研究提出一套城市尺度建模框架,用综合充电时长指标规划公平的电动汽车充电站布局。该框架以充电时长为统一度量,兼顾不同区域与人群的充电需求差异,用于评估充电站选址的公平性。成果发表于 Applied Energy 第 427 卷 Part F。
Alessio Lombardo Pontillo 等人在 Journal of Power Sources 第 699 卷提出一个物理一致的多尺度锂离子电池数值建模框架,定位为从理论走向工程。作者包括 Gianluca Boccardo、Daniele Marchisio 与 Ilenia Battiato,论文于 2027 年 1 月 30 日发表。
推荐理由:该框架把多尺度锂离子电池建模从理论推进到工程实现,读者可关注其物理一致性约束如何组织跨尺度耦合。
研究采用表面锂离子导通的 WO3 纳米线增强 PVDF-HFP/PEO 共混聚合物电解质,用于高性能锂金属电池。该工作由 Shiyuan Zhang 等人完成,发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷。
Chandra Prakash 等人在 Journal of Power Sources 第 699 卷发表综述,系统梳理过渡金属高熵氧化物在锂离子与钠离子电池中的设计规则、界面问题与器件级评价指标。文章将材料设计、界面行为与器件相关度量放在同一框架下讨论,覆盖 Li-ion 与 Na-ion 两条体系。
研究通过乙醇辅助电镀调控 Sn 纳米种子的分布,以改善锂金属电池的析锂均匀性。该策略针对锂金属负极在电镀过程中析锂不均的问题,相关成果发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷。
一种无活性有机或H₂O溶剂、以UiO-66为模型的无溶剂MOF基多孔液体电解质(PLE),首次实现Zn金属电池在180°C下长期运行。Zn||Zn对称电芯在25°C、120°C、150°C和180°C下分别实现10000 h、4000 h、2100 h和600 h循环寿命,Zn||V₂O₅电池在25−180°C范围内稳定工作。
研究提出位阻-电子调控策略,用2,2,2-三氟-N,N-二甲基乙酰胺(DMTFA)与FEC及双锂盐构建阴离子主导的伪弱溶剂化电解液,在保持强极性的同时削弱Li+配位。该电解液电化学稳定窗口超过5.0 V并具本征阻燃性,NCM91纽扣电池在1 C、4.8 V截止下100次循环容量保持率超过90.0%。约1.6 Ah软包电芯在4.6 V下1800次循环后容量保持84.97%。
推荐理由:该工作用位阻与吸电子效应解耦溶剂极性与Li+配位,为高电压电解液设计提供了一条可迁移的分子调控思路。
研究提出 Li─O 化学键合界面原型,用聚己内酯链段羰基与锂金属的强相互作用替代物理接触界面,使锂金属电池摆脱对外部堆叠压力的依赖。该界面粘附能达 22.44 J m⁻²、搭接剪切强度 0.31 MPa,Li⁺ 迁移数为 0.70,双电层电容提升 120% 至 0.20 µF cm⁻²;Li||Cu 半电池库仑效率 99.78%。
推荐理由:该工作用 Li─O 化学键合界面替代物理接触,使锂金属软包电池在 −0.1 MPa 近真空条件下仍保持 90.12% 容量,为高海拔航天场景提供去压力依赖思路。
研究以粗大丘状铜(HLCu)与纳米晶铜(nmCu)为模型界面,发现前者触发局域成核选择性生长(LS),生成疏松不均、副反应严重的锂沉积;后者诱导分布成核竞争合并(DCC),形成致密连续且动力学稳定的锂层。
推荐理由:该研究用多手段表征揭示铜集流体微观结构如何决定无负极锂金属电池的两种锂沉积模式,为界面结构设计提供依据。
作者提出一体化宿主-隔膜连续体结构,将氧化磺化木质素功能化石墨烯气凝胶(GA@SOL)核与磺化纤维素聚合物(SCP)壳结合,在导电骨架上自发形成 I−/I2/I3− 混合价碘物种,同时由富磺酸基 SCP 壳形成 Donnan 静电屏障排斥多碘阴离子并促进 Li+ 传输。
研究提出一种机理锚定的可泛化健康管理框架,在 LFP/石墨电芯中识别出 3.3–3.4 V 充电窗口作为老化敏感特征,并与增量容量指纹关联。框架结合条件感知软混合专家模型、跨数据集持续学习和自适应无迹卡尔曼滤波,将逐点 SOH 估计转化为可在线更新的老化轨迹,在多应力老化条件下实现稳健 SOH 估计和 100–300 步前向轨迹预测。
推荐理由:该框架把 3.3–3.4 V 充电特征与混合专家模型、UKF 轨迹更新串联,为跨数据集 SOH 估计提供可迁移思路。
研究通过机械化学氟磷酸化在富锂锰基氧化物(LRMO)表面构建 Li─P─F─O 键合拓扑,抑制氧释放与界面阻抗增长。DFT 筛选显示磷酸根是最有效的稳定表面氧的氧阴离子基元,改性正极在 0.1 C、25°C 下给出 248.5 mAh g−1,60°C 下 268 mAh g−1,10 C 循环 2000 次容量保持 85%,并运行至 16000 次循环。
研究者借鉴临床降压药赖诺普利(LNPL)的"金发姑娘效应",提出两亲性电解液添加剂策略,在 1 mM 浓度下实现锌负极界面微环境稳态平衡。Zn||Zn 电芯稳定循环超过 6600 h,Zn||Cu 平均库仑效率达 99.85%(3000 次循环),Zn||I₂ 全电芯循环超过 20 000 次、容量保持率 98.3%。软包电芯容量 1.2 Ah,200 次循环后容量保持率 84.6%。
一种透明质酸/海藻酸钠双网络水凝胶电解质(ZHS)用于锌碘电池,使Zn||I₂全电池循环超过35,000次,Zn||Zn对称电池稳定循环超过2,600 h。该电解质通过离子-偶极作用固定多碘化物(I₃⁻和I₅⁻)并抑制枝晶成核,且可在环境条件下生物降解。循环后的ZHS经水溶解与重铸即可再生,额外支持21,000次循环。
一种低成本有机分子 2,5-二叔丁基对苯二酚(DBHQ)被用于水系锌碘电池的解耦界面工程:充电时在 Zn 负极形成疏水亲锌层引导均匀沉积,放电时在碘正极物理吸附多碘化物抑制穿梭。
该研究合成三维多孔少层MoS2作为PVDF基固态聚合物电解质填料,通过偶极作用同时削弱Li+与FSI-和溶剂的配位,诱导形成阴离子主导的溶剂化结构。优化电解质在30°C下离子电导率达1.13 mS cm-1、Li+迁移数为0.68,NMC811||Li电芯在2C下循环1500次容量保持率90.5%,并在54 mAh软包电芯中验证了实用性。
研究搭建了一套全实验室化的多模态原位平台,将 EIS/DRT、Raman 光谱、UV–vis 反射光谱、温度监测与恒流循环同步集成于同一个密封 Li–S 电芯中,并在最长 20 个循环的观测窗口内对比了电解液依赖的多硫化物形态、传输限制与电阻演化。
研究团队通过热压两层 Li5.3PS4.3ClBr0.7(LPSClBr)膜与嵌入 LATP@KH 纳米颗粒的 PVDF-HFP 静电纺支架,制得 30 µm 三明治结构硫化物固态电解质膜,离子电导率 2.75 mS cm−1、临界电流密度 1.0 mA cm−2。
推荐理由:该工作用热压叠层制备 30 µm 硫化物电解质膜,并以 Ti4+/Ti3+ 氧化还原原位消耗穿透锂枝晶,为超薄膜机械强化提供可迁移思路。
研究用选择性激光熔化(SLM)制备 3D 打印多孔钛合金(Ti6Al4V)基底,并负载功能性金属碲化物 Bi2-xSbxTe3(0≤x≤1.5)作为水系铵离子电池负极。Bi2Te3 负极在 40 mg cm−2 超高负载下,于 2 mA cm−2 实现 9 mAh cm−2 面容量,同时保持 224 mAh g−1 比容量。引入较小 Sb3+ 强化 M─Te 键以抑制循环体积波动,提升循环稳定性。
Stefano Passerini、Shan Fang 等提出空间位阻-电子协同调控策略,用大体积 -CF3 基团在极性溶剂中构建"伪弱溶剂化"环境,在不牺牲盐溶解度的前提下将溶剂极性与 Li+ 配位强度解耦,打破极性-配位范式,实现高压稳定循环。该工作为高比能锂电池电解液提供了通用设计框架。
研究提出金属间化合物负极策略,通过电化学驱动的 Ni–Al 合金化实现体相 Al 嵌入,突破表面受限沉积。
研究提出相邻单原子与纳米颗粒电子耦合策略,用配位介导的超快激光直写构建含超细 Co 纳米颗粒与相邻 Co 单原子的多级多孔石墨烯宿主。界面电子耦合重构局域 d 带中心并形成定向的空间锂吸附能梯度,使锂依次占据相邻位点、抑制局部垂直堆积。高载量 Li||LiFePO4 全电池在 2 C 下循环 1000 次后容量保持 71.4%。
研究以 ZnCl2 熔盐选择性刻蚀 Ti2InB2,制得多层 Ti2B2Clx MBene,In 原子被完全脱除并由 Cl 表面终止取代,覆盖度为 1.1 < x < 1.4。原位 XRD 显示 Ti2InB2 到多层 MBene 为直接双相转变、无中间相生成,DFT 计算给出的负反应自由能予以佐证。初步锂离子电池评测显示其放电容量稳定,与 MAX 相及其他硼化物相当或更优。
通过在微米级Sn(µ-Sn)中引入微量µ-Bi,µ-Bi在循环中自发演化为三维互锁纳米片网络,使µ-Sn10Bi在室温和低温下同时实现高可逆容量、优异倍率性能与超长循环寿命。该策略利用Bi与Sn在嵌钠过程中导电性变化的相反趋势实现动态导电补偿,并借助超连续Bi(104)晶面与原位形成的Sn/Bi异质界面加速电子/Na+传输。
研究将聚离子液体片段引入含氟丙烯酸酯骨架,构建离子配体辅助传输框架,使FSI⁻被阳离子侧链锚定并形成富阴离子的连续通道。优化后的电解质在30°C下离子电导率为0.38 mS cm−1、Li+迁移数为0.77,氧化稳定窗口扩展至4.94 V;Li||Cu电池稳定循环超过400次,平均库仑效率为99.1%。
推荐理由:该工作通过将聚离子液体引入含氟骨架来锚定FSI⁻,为解耦电导率与聚合物链段松弛提供了一条可迁移的电解质设计思路。
研究采用激光诱导碳热还原法合成高熵掺杂富锂层状氧化物纳米颗粒,粒径仅83.08 nm,在2.5–4.8 V电压窗口下稳定运行,1 C下功率密度达877.9 Wh kg⁻¹。高熵掺杂与颗粒细化共同抑制氧流失并稳定过渡金属骨架,所组装全电池与纤维电池在高压循环中展现出实用可行性。
针对哈萨克斯坦油气加工行业构建电—热—气综合能源系统,在100 GWh年用电与150 GWhth年用热需求下,用智能电网控制、4 MW/16 MWh BESS 与数字孪生组合出8个技术情景。
加州大学伯克利分校团队研究了 Sand 时间 t_Sand 与电流密度 i 的关系,指出经典 t_Sand 正比于 i^(-2) 的表达式只在施加电流超过极限电流 i_L 时才成立,并采用 Hoffman 等人(J. Electrochem. Soc., 170, 120524 (2023))提出的新公式进行对照。
大连理工大学团队综述了互卤及多互卤化合物(IAPCs)在卤素离子电池(HIB)中的电化学机制与应用。文章先阐明IAPCs的基础电化学机理,再分类讨论各类IAPCs在卤素电池中的应用,最后指出互卤化学融入电池设计面临的挑战并展望新型IAPC材料的实用前景。
研究考察商用 LFP 电芯在低至 −20 °C 的 OCV 迟滞温度依赖性,迟滞随温度下降呈指数增长,−20 °C 时超过室温值的十倍。
推荐理由:原文量化了 LFP 电芯 OCV 迟滞随温度下降的指数增长与 0 °C 附近的活化能转折,为低温 SOC 估计误差来源提供依据。
研究对并网光伏–电池–柴油混合系统在切负荷工况下进行动态仿真,对比逐时定时与停电时长两种停电建模方式对系统运行的影响。作者为 Ulrich Gaël Ngouabo 等,成果发表于 Energy Conversion and Management 第 372 卷 Part A。
研究提出自描述动态过程模拟器,使算法与语言模型可直接调用模拟器,并给出基于 Tennessee Eastman 过程的参考实现。论文发表于 Computers & Chemical Engineering 第 217 卷,作者为 Khalid Alhazmi。
该综述聚焦锂离子电池热失控监测的传感材料进展,按温度、气体、压力与应变等信号类型归纳材料体系与器件设计。文中引用文献覆盖金属氧化物半导体气体传感器、柔性温度与压力传感器、光纤与超声监测等手段,并涉及热失控产气成分与预警策略。原文未给出统一的性能对比数据。
Xuan Liu 等人提出选择性老化表征网络(Selective Degradation Representation Network),用于电池老化轨迹预测,目标是兼顾效率与鲁棒性,突破刚性序列建模的限制。该文发表于 eTransportation,2026 年 10 月 27 日上线,目前仅有摘要信息。
推荐理由:该工作用选择性老化表征网络做电池老化轨迹预测,强调高效与鲁棒,可供做序列预测方法选型时参考其表征思路。
一篇论文提出基于数字孪生的风险感知电动汽车电池能量管理框架,将电池状态预测、启发式不确定性指标、热风险评估与电池健康信息统一到电流控制方案中,边缘智能层支持本地处理而无需持续云端交互。
一份概念笔记提出在 BMS 软件内、叠加于现有 AI 健康评估程序之上做简单校验:每次读数时用自身内部参数的 2 至 4 个允许设置重算同一读数,AI 程序不变,通过答案离散度判断健康读数是否稳固。
该研究围绕高能量密度电池包的浸没式冷却热管理系统开展设计与优化,具体电芯体系、冷却介质、结构参数与优化结果在现有材料中未给出。
作者提出 DS-MTNet 双流多任务网络,用 TCN 捕捉短期热动态、Mamba 建模长期老化趋势,经门控融合后同时预测最高温度、平均温度和 SOH。在 XJTU 数据集动态工况下 SOH 的 MAE 为 0.011、最高温度 MAE 为 0.898 °C;借助 MMD 分布对齐的少样本域适应,在 NASA 数据集跨环境迁移的 SOH MAE 为 0.022。
推荐理由:该工作把温度与SOH放进同一双流网络联合预测,并给出跨数据集迁移与预警提前量的量化结果,可作为多任务电池状态估计的对照方案。