鋰離子動(dòng)力電池關(guān)鍵材料對(duì)低溫性能影響的研究.pdf

1、鋰離子動(dòng)力電池以其能量密度高、功率密度大、壽命長(zhǎng)、綠色無(wú)污染等明顯優(yōu)勢(shì),成為研究的焦點(diǎn),并逐漸取代傳統(tǒng)鉛酸、鎳氫、鎳鎘等電池走向動(dòng)力電池市場(chǎng)。與應(yīng)用在其他領(lǐng)域相比,高功率、大容量的動(dòng)力電源對(duì)鋰離子電池各方面的性能要求更高。目前鋰離子動(dòng)力電池在性能、成本等方面存在一定缺陷。例如,鋰離子電池低溫性能的缺陷在很大程度上限制了其在動(dòng)力電池領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在0℃以下鋰離子電池的輸出性能受影響,在-20℃以下的低溫時(shí)電池的性能均有明顯的惡化,在-4

2、0℃電池只能放出額定容量的30%。電池材料的性能直接決定著電池成品的優(yōu)劣,因此從材料方面測(cè)試分析其對(duì)低溫性能的影響,對(duì)改善鋰離子動(dòng)力電池低溫性能至關(guān)重要。
　　本文主要研究了鋰離子動(dòng)力電池的關(guān)鍵材料:隔膜,電解液,正極活性物質(zhì)三個(gè)方面對(duì)低溫性能的影響。所有實(shí)驗(yàn)均在動(dòng)力電池生產(chǎn)線(xiàn)上完成,旨在于所得研究結(jié)果對(duì)生產(chǎn)工藝有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。采用水性粘結(jié)劑來(lái)制備電池的正負(fù)極片,在極片烘烤時(shí)所蒸發(fā)出的為水蒸氣,對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染。與傳

3、統(tǒng)使用的NMP有機(jī)試劑對(duì)比,更加環(huán)保,成本也更低。
　　隔膜熱分析對(duì)比了隔膜1號(hào)和2號(hào)的抗熱收縮能力,SEM分析了不同溫度下隔膜孔結(jié)構(gòu)的變化,得出隔膜的“閉合溫度”;1號(hào)隔膜比2號(hào)隔膜擁有更好的熱性能和機(jī)械強(qiáng)度,而2號(hào)隔膜的循環(huán)性能和低溫性能要比1號(hào)隔膜稍微好一些。這些都是由于兩種隔膜的制備方法不同,所形成的孔形貌差異所導(dǎo)致。總體來(lái)說(shuō),隔膜材料對(duì)電池低溫性能影響不大。
　　研究了不同電導(dǎo)率電解液對(duì)低溫性能的影響,發(fā)現(xiàn)低粘度溶

4、劑能提高電解液電導(dǎo)率,其中3號(hào)電解液在三種所測(cè)電解液中含EC的量最低,相應(yīng)電導(dǎo)率最高,低溫性能發(fā)揮最好,其0℃低溫下發(fā)揮的容量占常溫容量的比例高達(dá)93%。另外,發(fā)現(xiàn)電池低溫性能的影響主要是低溫下充電過(guò)程的影響。探討了電解液添加劑的種類(lèi)和含量對(duì)電池低溫性能的影響,加入添加劑的電解液無(wú)論常溫還是低溫下容量發(fā)揮都比未加添加劑的電解液好,能有效提高電池的容量和低溫性能。添加劑的含量對(duì)電解液的性能具有一定的影響,含量過(guò)高會(huì)惡化電池電化學(xué)性能。