富鋰錳基正極材料與Li4Ti5O12組合鋰離子電池電化學(xué)性能研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：6120110103碩士學(xué)位論文2014年5月28日富鋰錳基正極材料與富鋰錳基正極材料與Li4Ti5O12組合鋰離子組合鋰離子電池電化學(xué)性能研究電池電化學(xué)性能研究ElectrochemicalPropertiesofLithiumrichmanganesebasedCathodeMaterialLi4Ti5O12學(xué)位類別：學(xué)術(shù)型碩士作者姓名：楊海洋學(xué)科、專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：鐘盛文教授研究方向：鋰離子電池江西

2、理工大學(xué)碩士論文摘要I摘要富鋰錳基正極材料相對(duì)鈷酸鋰等其他正極材料清潔環(huán)保、成本低、原料豐富，具有較高的能量密度和安全性。負(fù)極材料鈦酸鋰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此不可逆容量較低，首次充放電效率和循環(huán)穩(wěn)定性較高，因其相對(duì)鋰電位較高(1.55V)，其安全性較高，相對(duì)碳負(fù)極與正極匹配時(shí)具有較高的電壓，可以快速充放電，適合用作電動(dòng)車及混合電動(dòng)車等功率型電池的負(fù)極材料。本論文以富鋰錳基材料(RM1)為正極，鈦酸鋰(LTO)為負(fù)極，組裝成14500型圓柱電池，

3、并對(duì)其不同電壓循環(huán)性能、高溫性能、低溫放電性能、以及不同倍率放電性能進(jìn)行研究，主要包括如下內(nèi)容：首先，研究電池在不同電壓下的循環(huán)性，當(dāng)電壓在3.1V以下時(shí)，在前50次循環(huán)過(guò)程中，放電比容量逐漸升高，50次至300次保持了良好的循環(huán)穩(wěn)定性；當(dāng)電壓在3.1V以上時(shí)，前25次循環(huán)過(guò)程中放電比容量不斷上升（除3.3V的在250次后出現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)外）在25次至300次保持了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。其次，對(duì)電池在55℃下的循環(huán)穩(wěn)定性及在55℃、80℃下

4、的儲(chǔ)存性能進(jìn)行研究，與常溫相比，電池在55℃的放電比容量增加了4.34%，且表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性；相對(duì)儲(chǔ)存前，電池在55℃和80℃下分別儲(chǔ)存3d、1d后電壓降最為顯著，均下降了0.16V，并呈現(xiàn)明顯的脹氣現(xiàn)象，表明在80℃下電池內(nèi)部反應(yīng)較在55℃下更快。然后，對(duì)比了不同導(dǎo)電劑，正極不同面密度和壓實(shí)密度，不同類型電解液對(duì)低溫放電性能的影響，通過(guò)對(duì)導(dǎo)電劑和正極不同壓實(shí)密度的SEM測(cè)試發(fā)現(xiàn)，KS6為鱗片狀大顆粒，不易形成致密的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，界面

5、反應(yīng)性能差，SuperP為近似球形的小顆粒，比表面積較大，可以均勻包覆在材料周圍，導(dǎo)電性較好，CNTs(多壁碳納米管)為中空的管狀導(dǎo)電劑，具有良好的導(dǎo)電性，減少電池極化，且發(fā)現(xiàn)隨壓實(shí)密度增加顆粒間距變短。結(jié)果表明，添加CNTs作為導(dǎo)電添加劑，正極面密度為280gm2，壓實(shí)密度為3.0gcm3，使用低溫電解液的電池表現(xiàn)出較好的低溫性能，分別為常溫放電比容量的47.77%、35.86%、35.71%、35.33%；最后，研究采用相同導(dǎo)電劑時(shí)

6、，正極不同面密度、壓實(shí)密度以及不同化成條件對(duì)電池不同放電倍率的影響，研究表明，添加混合導(dǎo)電劑KS6SuperP對(duì)應(yīng)電池的同一倍率放電比容量高于添加單一SuperP和單一KS6的，1C達(dá)116mAhg，6C放電保持率在84.10%以上，添加導(dǎo)電劑碳納米管后電池1C放電比容量為118.4mAhg，均高于采用其它導(dǎo)電劑的；高溫和高壓化成顯著提高了放電比容量1C達(dá)124.5mAhg，但不同倍率放電下降程度較顯著，6C放電容量保持率均在70%以下