769 Wh kg−1 锂金属电池:电解液用量与容量利用率关联量化
研究提出无量纲参数 g(σe, De),量化超厚电极(>100.0 µm)中电解液用量与容量利用率的关系,确定最低电解液需求为 1.1 g Ah−1。通过优化电解液配方,在高负载正极(>10.0 mAh cm−2)和 4.8 V 高压下形成稳定界面并抑制副反应。结合轻量化锂金属负极,54.2 Ah 软包电芯实现 769 Wh kg−1,较传统锂离子电池提升 150%。
研究提出无量纲参数 g(σe, De),量化超厚电极(>100.0 µm)中电解液用量与容量利用率的关系,确定最低电解液需求为 1.1 g Ah−1。通过优化电解液配方,在高负载正极(>10.0 mAh cm−2)和 4.8 V 高压下形成稳定界面并抑制副反应。结合轻量化锂金属负极,54.2 Ah 软包电芯实现 769 Wh kg−1,较传统锂离子电池提升 150%。
一篇综述系统梳理了过去十年快充锂电池电解液的发展,从溶剂、盐、功能添加剂三组分出发,总结调控溶剂化结构与界面化学以抑制析锂、改善界面动力学的策略,并延伸至LHCEs等先进体系及其与不同负极化学的兼容性。文章还按破坏性、时空分辨率等维度归类先进表征技术,并介绍AI辅助电解液发现与BMS快充协议优化进展,最后讨论电芯形态、真实工况与可制造性等实用化问题。
一种完全由离散模拟元件构成的单电芯锂离子与 LiPo 电池管理系统被提出,采用两个施密特触发器比较器实现过充与过温保护,配合 NOR 门、线性稳压充电级、P-MOSFET 过放开关和二极管供电路径。
研究提出 EWOA–EPCM 框架,用酯基相变材料(脂肪酸衍生物加导电填料)配合增强型袋熊优化算法,改善圆柱 18650 电芯的热调节与温度均匀性。MATLAB 三维瞬态热模型显示,峰值温度降至 38.4 °C,最大温差 3.1 °C。与 PSO、GWO、WOA、HHO 对比,EWOA 收敛速度、计算效率和优化稳定性更优。
研究用 ECM 与 3D CFD 热模型耦合的多物理场框架,分析 21700 圆柱锂电池高功率工况下的电-热耦合行为,电压响应 RMSE 为 0.018 V、温度分布 RMSE 为 0.13 °C。基于 0 °C、25 °C、40 °C、45 °C 下 HPPC 实验提取温度相关 ECM 参数,发现高倍率放电下温升呈强非线性,增强对流散热可将电芯峰值温度最多降低 18%。
研究提出有效羟基密度(EOD)与最小静电势(MEP)两个正交描述符,用于定量筛选锌盐共晶电解质中的多元醇氢键供体。在C2–C6多元醇中,赤藓糖醇(EOD = 0.022 Å⁻³,MEP = −1.73 eV)兼顾界面吸附稳定性与去溶剂化动力学,诱导Zn(101)择优取向,对称电池在2 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²下稳定循环6740 h,Zn||I₂全电池在10 C下循环11400次。
一篇系统综述梳理了 MXenes 及其他代表性二维材料的拓扑化学工程(TE-2DMs),将策略归纳为转化、终止、取代、转变四类,并给出概念框架与分类标准。文章重点讨论 TE-2DMs 在电化学储能与转换中的结构—性能关联,总结设计原则与实施指南,并指出该领域的关键挑战与新兴机遇。
针对燃料电池混合动力汽车,研究提出融合轻量 Transformer 车速预测与 D3QN 的深度强化学习能量管理策略,以等效氢耗、燃料电池耐久性损失、锂离子电池健康状态衰减和 SOC 均衡构建多目标运行成本函数。
Electrochimica Acta 刊发研究,以 LiTFSI-PEO 为案例构建固态聚合物电解质与 Li 金属界面的相互作用模型。
研究提出一种改进反卷积算法,用于从 SECM 图像中定量提取动力学参数,作者为 Nathaniel Leslie 与 Janine Mauzeroll,成果发表于 Electrochimica Acta 第 581 卷。
Journal of Power Sources 刊发研究,结合 3D 成像与电化学仿真,考察 NMC 电极浆料混合时长对电极性能的影响。作者为 Adrian Lindner、Roman Buchheit、Maximilian Lechner、Fabian Biebl、Wolfgang Menesklou、Ulrike Krewer,论文发表于该刊第 698 卷。
Applied Energy 刊发研究,提出面向重型电驱动混合动力汽车热负荷重塑的双时间尺度预测分层电热协调方法,作者为 Wei Xiong、Junqiu Li、Zengcheng Liu、Xueping Li。该方法以预测与分层协调实现电热协同管理,用于重塑整车热负荷。
研究对集成 LNG 冷能的卡诺电池储能系统开展动态仿真与协调控制。作者为 Jiahao Ni、Yilin Lu、Luopeng Yu、Zifeng Huang、Tao Jin、Tianbiao He,成果发表于 Energy 第 366 卷。
研究用经气体炮实验校准的有限元模型,分析热电池壳体端盖在高速碰撞下的变形与局部损伤演化,并提出点火装置与端子引脚布局优化及密封结构改进方案。仿真以145 m/s初速度撞击铅靶,另用60 m/s刚性板碰撞模型将计算时间从5–7天缩短至2–5 h。
一项数值研究针对方形锂离子电池,采用相变材料(PCM)进行电动汽车电池系统热管理。研究通过数值模拟考察 PCM 对电池散热的影响,相关参考文献涵盖 PCM 电池热管理综述、复合 PCM 与泡沫金属、以及热失控传播抑制等方向。
研究者通过阳离子-阴离子配位策略构建了具有双纳米域结构的异质双电层,疏水碳链自聚集形成非极性纳米域抑制 H₂O 诱导副反应,互联极性纳米域加速 Zn²⁺ 传输,实现 0.89 的 Zn²⁺ 迁移数和无枝晶锌沉积。
原位 EIS 结合 DRT 分析发现,纯铝负极在 4 m NaOH 中于 5°C–0°C 区间出现极化急剧上升的拐点,低于该阈值时 DRT 谱短时间常数处出现新弛豫过程。该过程源于低温诱导界面从富 Al(OH)₃/Al(OH)₄⁻ 层转变为高度无序的富 Al₂O₃ 网络,据此提出"低温界面重构诱导阻抗"模型,指出性能衰减主因是界面结构与组分演变而非电解液电导率下降。
一篇发表于 Advanced Materials 的综述系统梳理了主客体工程在先进电池中的应用,覆盖液态电解质、固态与准固态电解质、电极-电解质界面以及固-液转换正极四类场景。文章通过跨场景定量比较指出,有效调控需要在客体调控效果与客体动态灵活性之间取得平衡,而非单纯追求最大化结合或限域。未来方向包括集成主客体结构、拓展电池体系、自适应主客体环境及过程特异性相互作用窗口的定量测定。
石墨烯介孔海绵(GMS)作为功能性导电添加剂,通过其海绵状介孔骨架调控电极微观结构,在仅含 1 wt.% GMS 的无钴纯镍层状氧化物高负载电极中提升电子与离子电导率,降低极化并保持高可逆容量。
Jun Yuan 等人提出从短脉冲测试重建长时间电压弛豫的方法,用于加快电池测试与建模。该工作发表于 Journal of Energy Storage 第 182 卷第 E 部分,作者包括 Shanling Ji、Leon Merker、Leah Nuss、Bojing Zhang、Qiaomin Ke 和 Helge Sören Stein。目前仅见摘要信息。
推荐理由:原文提出用短脉冲测试重建长时间电压弛豫,为缩短电池测试时长与建模提供了一条可迁移思路。
Journal of Energy Storage 刊发 Muhammad Aitezaz Hussain、Alessandro Soldati、Giovanna Sozzi 的研究,提出一种面向锂离子电池模型的联合参数辨识实时单步方法。该研究聚焦电池模型参数辨识的实时性,具体模型、精度与速度指标原文未披露。
研究提出一种基于分数阶低频模型的锂离子电池时域阻抗辨识方法,成果发表于 Journal of Energy Storage 第182卷。作者为 Benoît Huard、Jean-Denis Gabano、Thierry Poinot 和 Achraf Nasser-Eddine。
Journal of Energy Storage 刊发研究,探讨机械预紧与阻抗优化对圆柱形锂离子电池性能的提升作用。作者为 Maximilian Schinagl、Lukas Mracek、Christoph Drießen、Jun Yin、Markus Fasching 与 Christian Ellersdorfer。
Journal of Energy Storage 刊发 Rajesh Kumar 与 Anoop K. Gupta 的研究,对高放电倍率下采用相变材料冷却的串并联锂离子电池组进行电热耦合分析。
韩国研究团队在 Journal of Energy Storage 发表 SiOx–石墨负极仿真设计研究,通过模拟指导负极设计以缓解反应不均匀性并提升锂离子电池快充性能。作者包括 Soo Young Yang、Wontak Kim、Miseung Kim 等,研究聚焦 SiOx 与石墨复合负极在快充条件下的反应分布调控。
研究构建了钒液流电池三维非等温多物理场模型,并基于仿生鱼骨交指流场开展性能研究。作者为Ke Hu、Xingjie Hu、Qingwei Xu等,成果发表于Energy第365卷。
针对固态电池电动汽车(SSBEVs)仍沿用多专用变换器、分布式能量接口和专用控制单元导致系统复杂、成本高的问题,论文提出通用多源能量管理架构(UEMS)。该架构以共用的高压直流母线为核心,将通用双向 DC/DC 变换器与通用功率变换器整合为统一能量管理平台,用标准化模块化电力电子和软件定义能量管理替代推进、充电、V2H、V2G、V2L、光伏充电及辅助供电的独立变换器。
研究提出利用电化学阻抗谱(EIS)与全电芯半无限扩散相似性估计锂离子电池内部温度,论文发表于 Electrochimica Acta 第 581 卷,作者为 Gaoshan Zhang 与 Zeyu Li。
作者发布与论文《Modeling lithium metal electrodes, morphology evolution and degradation in anode-free batteries》配套的 Python/PyBaMM 源代码,实现无负极电池锂金属电极的连续介质模型,刻画反复析锂与剥离过程中金属锂、电解液与固体电解质界面膜的耦合演化。
研究通过动态建模对波动功率下光伏耦合碱性水电解与电池储能系统进行物理信息设计。作者为 Jinyoung Ham、Bobby Laviguer、Dohyung Jang、Haeseong Shin、Jack Brouwer 和 Sanggyu Kang,成果发表于 Energy 第 365 卷。
一篇综述系统梳理了锂离子电池从电芯级产热到电池包级冷却的多物理场建模研究,涵盖Bernardi产热模型误差评估、等效电路-热耦合模型在LFP电池宽温域高倍率脉冲放电下的适用性,以及P2D等电化学-热耦合模型对高倍率充电析锂的分析。研究还涉及热失控传播的降阶模型与CFD-热阻网络耦合排气建模、复合PCM冷板与波浪形微通道等冷却方案,以及温度相关各向异性导热系数对热扩散的影响。
研究采用描述符指导的分子筛选策略,从取代苯胺衍生物中识别出 4-bromo-N,N-dimethylaniline(BrNNA)作为界面活性电解液组分,使 Mg(TFSI)₂ 基电解液实现无需活化的快速镁沉积/剥离。含 BrNNA 的电解液在对称电池中 0.1 mA cm⁻² 下稳定运行超 2400 h,10 mA cm⁻² 下累积面容量达 5 Ah cm⁻²,并在多种正极材料的全电池中得到验证。
研究者通过低浓度 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮添加剂设计温度响应型双电层,在锌负极原位构建自适应 SEI:低温至室温下添加剂优先分解形成有机-无机杂化 SEI,高温下阴离子分解生成富无机 SEI。
研究建立时间尺度解耦极化框架,定量区分静态锌卤电池中的欧姆、活化与浓差极化,发现浓差极化在高碘负载下占主导。据此设计的Fe@PG正极宿主在14.1 mg cm⁻²碘负载下,于70.5 mA cm⁻²(5 A g⁻¹)实现0.43 V低极化损耗,较对照降低29.5%,能量/功率密度达214.1 Wh kg⁻¹/1761.4 W kg⁻¹,3000次循环后容量保持82.0%。
研究针对富镍正极真实颗粒,建立化学-力学耦合模型,揭示晶体各向异性驱动的晶间开裂机制。作者为Zhiheng Yao、Ying Chen、Yiming Yao、Weiling Luan、Haofeng Chen,成果发表于Energy Storage Materials第91卷。
研究通过原位可视化手段,直接观测了水系锌电池中由自然对流驱动的浓度分层现象。作者包括 Junshuo Lian、Zhongxi Zhao、Jianwen Yu、Jiangfeng Huang、Yaoming Leng 和 Peng Tan,成果发表于 Energy Storage Materials 第 91 卷。
一个基于经验证数字孪生估算液流电池钒离子有效扩散系数的数据集已发布,DOI 为 10.17632/zvd96g8hnc.1,贡献者为 Manuel Montiel Argaiz。该数据集于 2026 年 7 月 3 日发布,目前处于 embargo 状态,将于 2027 年 7 月 2 日公开。
一个基于经验证数字孪生估算液流电池钒离子有效扩散系数的数据集已发布,DOI 为 10.17632/zvd96g8hnc.1,贡献者为 Manuel Montiel Argaiz。该数据集于 2026 年 7 月 3 日发布,目前处于 embargo 状态,将于 2027 年 7 月 2 日公开。
Journal of Energy Storage 第182卷Part E刊出Gongquan Wang等人的研究,提出一个用于建模锂离子电池包热失控传播过程中膨胀力的多物理场框架。作者包括Yueyang Yu、Haidong Wei、Run Yang、Yuying Chen、Yihe Dong、Junyu Zhang、Ping Ping、Depeng Kong,论文发表于2026年12月30日。
推荐理由:针对电池包热失控传播中的膨胀力,提出多物理场耦合建模框架,为热失控力学行为仿真提供方法参考。
一项发表于 Journal of Energy Storage 的研究用计算流体力学分析了锂离子电芯内部热过程与电化学过程的耦合行为,作者为 Muhammad Hasnain Tariq、Gianluca Montenegro 和 Augusto Della Torre。