富鋰錳基材料鋰離子動(dòng)力電池的常溫電化學(xué)性能與安全性能研究.pdf

1、本論文以富鋰錳基材料為正極材料,以MCMB為負(fù)極材料,以鋁塑膜為外殼,采用疊片工藝制備了額定容量為5Ah的鋰離子動(dòng)力電池,研究了正極壓實(shí)密度及電壓范圍等電池工藝對(duì)電池的性能的影響規(guī)律;通過改變正極面密度、導(dǎo)電劑含量、正負(fù)極容量匹配比及電解液來優(yōu)化富鋰錳基鋰離子電池的倍率性能;并對(duì)電池進(jìn)行安全測試。
　　研究結(jié)果表明:電池的倍率性能隨著正極壓實(shí)密度的增大先改善后降低。當(dāng)正極壓實(shí)密度為3.0g/cm3時(shí),電池倍率放電性能最好,10C放

2、電容量仍為1C放電容量的82.9％;在25℃、2.75-4.2V下,1C循環(huán)性能最好,500次循環(huán)后,其容量保持率仍為101.3%。
　　電池在2.75-4.2V、2.75-4.3V、2.75-4.4V、2.75-4.5V、2.75-4.6V下0.1C化成,首次不可逆容量損失分別為11.63%、17.21%、22.91%、26.62%、27.38%;在2.75-4.2V、2.75-4.3V、2.75-4.4V下1C1100次循環(huán)后

3、容量保持率仍分別為92.6%、97.9%、88.8%,但在2.75-4.5V下1C500次循環(huán)后,容量保持率僅為60.9%;在2.75-4.6V下1C100次循環(huán)后,容量保持率僅為52.9%。
　　富鋰錳基鋰離子電池的倍率性能隨著正極面密度(360、320、280、240g/m2)的減小而改善。當(dāng)正極面密度為240g/m2時(shí);電池倍率放電性能最好,3C、5C、8C、10C放電容量分別為1C放電容量94.9%、93.5%、82.3%

4、、81.7%;在25℃、2.75-4.2V下,1C循環(huán)800次后,容量保持率仍為108.1%;1C充5C放循環(huán)590次后,容量保持率為106.6%。
　　富鋰錳基鋰離子電池的倍率性能隨著正極導(dǎo)電劑的含量(2%、4%、6%、8%)的增大先改善后變差;當(dāng)導(dǎo)電劑的含量為4%時(shí),電池的倍率放電性能最佳,3C、5C、8C、10C放電容量分別為1C放電容量93.3%、91.3%、89.1%、83.4%;在25℃、2.75-4.2V下,1C充5

5、C放循環(huán)600次后,容量保持率為106.5%。
　　富鋰錳基鋰離子電池的倍率性能隨著正負(fù)極容量匹配比N/P(1.5、1.3、1.1)的減小而改善,但改變不明顯。當(dāng)N/P為1.1時(shí),電池的倍率放電性能最好,3C、5C、8C、10C放電容量分別為1C放電容量89.6%、86.5%、84.6%、84.0%;在25℃、2.75-4.2V下,1C充5C放循環(huán)1200次后,容量保持率仍為116.6%;
　　采用電解液B(電導(dǎo)率11.42

6、mS/cm)的電池放電容量高而且大倍率放電性能更好,采用電解液B的電池3C、5C、8C、10C放電容量分別為1C放電容量的91.2%、89.0%、88.7%、88.3%;1C充5C放1000次循環(huán)后,容量保持率為100.4%。
　　改善電池倍率性能的優(yōu)化工藝條件為:正極面密度為240g/m2,正極導(dǎo)電劑的含量為4%,正負(fù)極容量匹配比N/P為1.1,采用電解液B。優(yōu)化后電池3C、5C、8C、10C放電容量分別為1C放電容量96.2%