论文一：锂离子电池中不良的负极析锂问题的理解

【分类】负极析锂

【题目】 Understanding undesirable anode lithium plating issues in lithium-ion batteries

【作者】Qianqian Liu, Chunyu Du, et al.

【单位】Harbin Institute of Technology, China

【下载地址】http://doi.org/10.1039/c6ra19482f

【摘要】锂离子电池是很多应用的热门选择，如电动汽车和大规模能量储存设备。然而，锂离子电池的安全和寿命问题一直是其实际应用的主要挑战。在特定充电条件下的附件金属锂沉积加速了锂离子电池的性能衰减，并引起了安全性问题。因此，锂离子电池中的负极析锂最近引起了越来越多的关注。本文综述了最近锂离子电池负极析锂的研究和进展。首先，介绍了负极析锂对电池电化学性能的负面影响。总结了不同的原位和非原位表征和检测负极析锂的方法。之后，本综述讨论了引起负极析锂的影响因素，和抑制负极析锂的方法。最后，在总结中给出了负极析锂相关的挑战和未来发展趋势。

【关键词】无

【推荐理由】本文为负极析锂综述相关的比较有代表性的一篇文章，可以帮助读者快速了解锂离子电池负极析锂的原理、相关电化学反应、主要检测方法、影响因素和抑制方法，非常全面。

【关键插图】

图1 不同充电制度的示意图(a)低倍率下充电至50%SOC;(b)充电至100%SOC;(c)高倍率下充电;(d)过充电

在正常充电电压下，锂离子从正极嵌入负极（a），直到负极完全锂化，不会出现析锂（b）。如果充电倍率过大，大量的锂在负极表面聚集（c），因为锂固体扩散速率要远低于锂离子在电解液中的扩散速率，因此石墨负极表面锂离子浓度饱和，出现析锂。如果过充电，负极/电解液界面锂离子浓度已经饱和，锂离子聚集在负极表面（d），出现析锂。

论文二：考虑加热时间和寿命缩短的锂离子电池低温内加热优化策略

【分类】电池加热

【题目】An optimal internal-heating strategy for lithium-ion batteries at low temperature considering both heating time and lifetime reduction

【作者】Haijun Ruan, Jiuchun Jiang, et al.

【单位】National Active Distribution Network Technology Research Center (NANTEC), Beijing Jiaotong University, Beijing, China

【下载地址】https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113797

【摘要】电池的低温预热对于确保电动汽车在全气候条件下表现出出色的性能至关重要。放电直流电由于其实施简单，与交流电相比产生的热量高，因此可以快速预热电池。实验结果表明，随着放电加热电压的降低，加热时间显着减少，容量下降显着增加。提出了一种简单的衰落模型来捕获电池容量损失，并在直流放电加热下准确地演示了该模型。利用多目标遗传算法获得了两个关键但矛盾的目标，加热时间和容量损失的帕累托前沿，讨论了加权系数对加热性能的影响，提出了一种最佳的内部加热策略。电池在103 s内迅速从?30°C加热到2.1°C，经过500次反复加热后容量损失仅为1.4％，这意味着寿命基本不会降低。在0.8 SOC的充电状态下，加热的电池可提供未充电电池的8.7 / 32.7倍放电/充电功率和62.46倍的放电能量，表明性能得到了显着提高。所建议的最佳加热方法，由于加热时间短且寿命没有明显减少，因此在极冷的条件下具有迅速提高电池性能的巨大潜力。

【关键词】锂离子电池；低温环境；最优加热；直流放电加热电压；电池热模型

【推荐理由】本文综合在考虑了时间和寿命的基础上，权衡加热时间与寿命，为电池做低温加热，并用简化的模型预测容量损失。

【关键插图】

图1 (a)用可控电源进行加热的示意图;(b)在不同电压下加热的电池电压和温度的变化;(c)在不同电压下加热的电池的加热功率

图2 (a)测量和仿真温度的演变以及仿真温度误差;(b)发热速率（加热功率）;(c)电流和电池电压;(d)使用最佳加热方法的加热次数导致的容量损失

论文三：锂离子电池热失控防控

【分类】电池热失控

【题目】Mitigating Thermal Runaway of Lithium-Ion Batteries.

【作者】Xuning Feng, Dongsheng Ren, Xiangming He, MinggaoOuyang

【单位】Institute of Nuclear and New Energy Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China; State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beijing 100084, China

【下载地址】https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.010

【摘要】本文综述了锂离子电池热失控的缓解策略。总结了涵盖材料、单体和系统等各个层面的锂离子电池热失控安全防控策略。提出了描述锂离子电池热失控状态的时序图，用于在单体层面和系统层面上描述电池热失控过程的物理或者化学反应的演变过程，在单体层面，热失控时序图指出了电池热失控与电池燃烧两种现象的内在联系；在系统层面，热失控时序图阐明了电池系统热蔓延和火蔓延两条路径及其联系。通过切断时序图中热失控状态之间的转移路径来精准实现热失控防控。同时也总结了可能引发热失控的滥用条件以实现对锂离子电池的完全保护。这一展望为保证锂离子电池在未来存储应用中的安全性提供了方向。

【关键词】锂离子电池；安全性；热失控；储能；电动汽车；内短路；起火；电池管理系统；热管理系统；化学反应

【推荐理由】本文首先对引发锂离子热失控的相关原因及热失控过程中的失效顺序进行了简单介绍。并且从单体电池水平上热失控风险的降低和系统水平上防止热失控蔓延这两方面对热失控相关物理-化学机制进行了阐明。并提出了电池热失控抑制方案的未来发展方向。

【关键插图】

图1 锂离子电池热失控状态及相关防控策略

图2 锂离子电池组热失控状态及相关的防控策略

论文四：锂离子电池低温脉冲自加热实验研究

【分类】电池加热

【题目】Experimental study on pulse self–heating of lithium–ion battery at low temperature

【作者】Z.G. Qu, Z.Y. Jiang, Q. Wang

【单位】Moe Key Laboratory of Thermo–Fluid Science and Engineering, Energy and Power Engineering School, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China

【下载地址】https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.02.020

【摘要】电池低温预加热是影响电池热管理的关键问题。为了使锂离子电池在低温下快速、安全地升温，本研究提出了脉冲自加热策略。使用脉冲自放电加热电池。该策略通过控制电路对18650电池进行加热，降低了电池在加热过程中的老化衰减量。与连续直流自加热相比，在极化电压接近的情况下，脉冲加热可在175s内将电池快速从-10℃加热到10℃，而直流加热需消耗280s，。进一步研究了环境温度、开关间隔和初始荷电状态对加热性能的影响。在所研究的范围内，加热时间对开关间隔不敏感。相反，不同环境温度和初始荷电状态下的电池内阻和开关闭合期电压是影响加热持续时间的主要因素。在环境温度为-10℃至0℃时，加热持续时间对应为150-180s。在实际应用中，建议在较高的初始荷电状态下（大于0.8）进行脉冲加热，加热持续时间不超过200s。

【关键词】电池加热；低温；自加热；内阻；电池极化

【推荐理由】本文为电池自加热实验研究领域比较有代表性的一篇文章，可以帮助读者快速了解在低温情况下的自加热控制电路，脉冲自加热与直流加热的区别，以及加热效率和能耗比的定义。最后对比了多种不同条件下的加热效果，实验思路清晰，结果引人深思。

【关键插图】

图1 自加热电路

图2 (a)自加热温升;(b)自加热电压;(c)自加热电流

论文五：车用大功率锂离子电池低温交流脉冲加热研究

【分类】电池加热 电池老化

【题目】Experimental investigations of an AC pulse heating method for vehicular high power lithium-ion batteries at subzero temperatures

【作者】Zhu J, Sun Z, Wei X, Dai H, Gu W.

【单位】同济大学汽车工程学院 清洁能源汽车工程中心

【下载地址】https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.09.063

【摘要】本文进行了交流脉冲加热方式对大功率锂离子电池低温下SOH影响的实验。首先研究了激励电流频率、幅值和电压限制对电池温度演化的影响。其中，大电流幅值有助于热量累积和温度升高，低电流频率也更有利于加热电池。由于减少了电流调制，宽电压限制也有更好的加热表现。同时，实验表明在交流加热过程中，电池表面和内部的温度均匀性良好。其次，对电池容量、直流电阻和电化学阻抗谱进行了校准，以评估电池经过数百次交流脉冲加热后的SOH。另外对所有电池进行拆解，利用扫描电子显微镜和能量色散x射线能谱技术研究电池的内部形态。结果表明，交流加热法在正常电压保护范围内，即使在低频（0.5 Hz）范围内也不会加速电池的寿命衰退。

【关键词】锂离子电池；低温；加热方法；阻抗交流；电动汽车

【推荐理由】本文对30Ah LFP 软包电池上以不同的频率和幅值进行预热交流实验，当幅值低于许用值（60A或2C）时，低频信号比高频信号能更快加热电池。这种方法能够在1800 s内以频率0.5Hz、最大幅值60A的电流将电池从-25℃加热到5℃。在进行240次加热测试后，正极扫描电镜图像没有锂沉积的迹象，而在-25℃下仅进行36次0.5C直流充放电循环的正极图像有着明显的形态变化。作者还通过将热电偶插入电池中，量化了在5℃下交流加热时电池内部和表面温度变化，为交流加热方法的均匀性提供了很有价值的参考。

【关键插图】

图1 示波器的校准电流波形，上下电压限制为(a)交流加热开始时为3.7 V/2.5 V;(b)开始时为3.8 V/2.4 V;(c)交流加热开始时为3.9 V/2.3 V;(d)交流加热结束时的电压限制电流曲线

图2 交流脉冲加热循环试验和低温循环试验的扫描电镜结果

论文六：基于单粒子老化模型的电池健康快速充电策略研究

【分类】电池老化机理建模与应用

【题目】Health conscious fast charging of Li-ion batteries via a single particle model with aging mechanisms

【作者】Xianke Lin?, Xiaoguang Hao, Zhenyu Liu, Weiqiang Jia

【单位】Department of Mechanical Engineering, University of Ontario Institute of Technology, Oshawa, ON L1H7K4, Canada

【下载地址】https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.08.030

【摘要】 电池快速充电技术是影响电动汽车广泛使用的瓶颈之一。在对电池进行快速充电的过程中，电池内部发生的复杂电化学反应会影响电池性能，并加速电池的老化过程，从而大大缩短电池寿命，影响电池安全，必须加以避免。本文提出了一个兼顾电池健康状态的快速充电策略，可以同时缩短充电时间和延缓电池老化。首先建立了一个考虑老化机理的电池单粒子模型，在此基础上求解多目标最优控制问题，以最短充电时间和最小容量衰减量为优化目标，采用动态规划（DP）技术寻找最优的充电策略。通过多次实验比较了快速充电策略、传统恒流恒压充电和健康快速充电策略的充电时间和容量衰减量。结果表明，所提出的健康快速充电策略能够显著缩短充电时间，且不会牺牲电池的健康状况。

【关键词】锂离子电池；健康快速充电；动态规划；电池析锂；单粒子模型；电池老化

【推荐理由】本文提出的单粒子老化模型同时考虑了SEI膜增长和电池析锂，并在此基础上，将电池快速充电策略简化为一个多目标最优控制问题，得到兼顾充电时间和电池健康状态的快速充电策略，并通过实验证明了该策略相较于传统恒流恒压充电和快速充电策略的优越之处。

【关键插图】

图1 考虑LFP电池老化机理的单粒子模型。主要考虑的老化副反应为SEI膜增长和电池析锂

图2 (a)健康快速充电策略的优化结果;(b)SEI膜增长图上的寻优轨迹;(c)电池析锂图上的寻优轨迹。

健康快速策略的优化目标为尽可能较少SEI膜增长、电池析锂和充电持续时间。已知SEI膜增长和电池析锂都会消耗可循环锂离子，对其进行加权平均可以得到优化目标函数如下式：

其中，α和β是对应的加权系数，考虑到电池析锂对电池安全的影响更大，这里取α=1，β=5。健康快速充电策略可分为三个阶段：第一阶段施加最大电流直至负极集流体处电解液中的Li+浓度几乎降至零，第二阶段降低电流避免电解液中的锂被耗尽，并使负极集流体处电解液中Li+浓度保持在较小的水平上。在第三阶段，由于锂离子在负极处浓度增加，根据电池析锂图降低充电电流以避免负极析锂。

论文七：基于环境温度下锂离子电池放电行为的建模

【分类】电池热管理

【题目】Modeling the Dependence of the Discharge Behavior of a Lithium-Ion Battery on the Environmental Temperature

【作者】Ui Seong Kim, Jaeshin Yi, et al.

【单位】Department of Chemical Engineering and Division of Energy Systems Research, Ajou University, Republic of Korea

【下载地址】https://doi.org/10.1149/1.3565179

【摘要】本文展示了一种模拟锂离子电池放电行为与环境温度关系的方法。比较了0.5～5C放电速率和15℃、25℃、35℃和45℃环境温度下的实验放电曲线，模拟结果验证了基于有限元法的LIB电极电位和电流密度分布随放电时间变化的二维模型正确性。根据电势和电流密度分布的模拟结果，计算了发热率随放电时间和电极位置的变化规律，预测了锂离子电池的温度分布。模拟得到的温度分布与实验测量值吻合良好。

【关键词】锂离子分布；电池倍率放电；电池热物理场

【推荐理由】本文基于有限元的方式提出的模拟方法，可以作为电池倍率放电时其本身温度场的分布，对可大倍率放电的软包电池温度分布预测及电动汽车电池模组热管理具有一定的借鉴意义。

【关键插图】

图1 电池5C放电时其在1min/6min/11min后的温度分布情况

图2 电池在倍率放电时其最大温度(a)及最小温度(b)分布情况