磷酸鐵鋰電池低溫電解液的應用研究.pdf

1、磷酸鐵鋰電池因成本低、高穩(wěn)定性，成為手機和純電動汽車、混合動力汽車領(lǐng)域最具有前景的電源。由于磷酸鐵鋰的本征電導率低和鋰離子在固相擴散系數(shù)低，在低溫運行時性能較差。改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的方法除了和正負極材料有關(guān)外，還有一個重要的方向——電解液。
　　本文從電解液的溶劑和添加劑著手，對LiFePO4/Li和MCMB/Li半電池常溫和低溫的容量發(fā)揮、循環(huán)周期、倍率性能影響進行考察。采用的溶劑有氟代碳酸乙烯酯(FEC)和乙酸乙酯(EA

2、)，添加劑為γ-丁內(nèi)酯(GBL)。通過電化學測試分析LiFePO4/Li和MCMB/Li半電池低溫性能變差的原因，并通過SEM和傅里葉紅外分析對負極表面膜進行分析。結(jié)論如下:
　　(1)加入新的溶劑FEC，可以降低電解液的粘度，提高電解液的低溫電導率，且電池性能與加入的量有關(guān)。FEC的體積分數(shù)為25％時，電解液在-40～25℃的電導率最高。-40℃時LiFePO4/Li半電池的0.1C放電比容量為71.7mAh/g。0℃時MCMB

3、/Li半電池的0.1C放電比容量為250.6mAh/g。
　　將溶劑EA作為電解液共溶劑，EA的體積分數(shù)為60％時可以獲得-40～25℃最佳電池的性能，-40℃時LiFePO4/Li半電池的0.1C放電比容量為86mAh/g、0℃時MCMB/Li半電池的0.1C放電比容量為177.6mAh/g。
　　(2)低溫下LiFePO4/Li和MCMB/Li半電池的性能主要受到電荷轉(zhuǎn)移阻抗的影響，低溫時電池的極化嚴重，放電平臺降低，電

4、池在放電之前到達截止電壓，無法正常放電。加入混合共溶劑后，-40℃時電池的極化降低，電解液的界面電阻減小1倍、電荷轉(zhuǎn)移電阻減小了3～4倍多。加入新的溶劑后，負極半電池的充電電壓升高。
　　(3)加入共溶劑FEC和EA后，降低了EC和PC在電解液中的比例，有利于形成致密、穩(wěn)定且阻抗性低的SEI膜，均勻的覆蓋在負極表面，減小電池的阻抗。
　　(4)在優(yōu)化溶劑的基礎上，加入3.0％GBL作為添加劑，電解液-40℃的電導率為2.87