鋰離子動力電池富鋰錳基正極材料高低溫性能研究.pdf

1、富鋰錳基正極材料由于具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,循環(huán)性能好,價格低廉等優(yōu)點,而且近年來鋰離子電池工作者對其有一定的研究,有望成為鋰離子動力電池的正極材料之一。本文主要以富鋰錳基材料為正極、石墨為負極制作方形軟包裝電池,對其進行電化學性能測試,包括鋰離子電池的低溫放電性能、高溫循環(huán)性能和高溫儲存性能等。通過掃描電鏡(SEM)觀察鋰離子電池在高低溫放電后極片表面的形貌,通過能譜分析極片表面的元素含量。
　　結(jié)果表明,在低溫條件下,隨著溫度的降低,鋰

2、離子電池的充放電性能變差,在同樣的充放電區(qū)間(2.75-4.2V),-20℃時,起始放電電壓有很大下降,而起始充電電壓卻很高,表明極化嚴重。化成電壓、導電劑的種類和使用量、壓實比的大小都對鋰離子電池的低溫性能有一定的影響。電池以0.1C的電流進行化成有利于負極表面SEI膜的形成,使用較多的導電劑并不能有效提高電池的低溫-20℃放電性能,相反卻阻礙了鋰離子的擴散通道,加入4％的導電劑SP有良好的低溫放電性能。在其它條件相同的情況下,正極壓

3、實比更大時其低溫性能更好,在四種壓實比(2.6g/cm3、2.8g/cm3、3.0g/cm3、3.2g/cm3)當中,最大的壓實比(3.2g/cm3)所做出來的電池在-20℃下放電克容量最高,為55.1mAh/g。
　　對于鋰離子電池的高溫55℃循環(huán)性能,相比尖晶石錳酸鋰材料和三元材料,富鋰錳基正極材料有一定的優(yōu)勢,循環(huán)100次后容量保持率為106.6%。正極材料的面密度和壓實比都對其有很大的影響,本實驗采用幾種不同的面密度(27

4、0g/m2、315g/m2、360g/m2),結(jié)果發(fā)現(xiàn),采用較小的面密度(270g/m2)能有效地提高其高溫循環(huán)性能;而對于不同的壓實比,隨著壓實比的增大,鋰離子電池的高溫55℃循環(huán)性能呈一定的下降趨勢。富鋰錳基正極材料在高溫(55℃)下以高電壓進行循環(huán)雖然能提高放電克容量,但是其中值電壓有不同程度的降低,這將意味著同樣電壓的電池組需要更多的單體電池串聯(lián)起來,增加了由于電池的不一致性所帶來的風險。在高溫儲存條件下,鋰離子電池不宜在60℃