LiFePO-,4-電池關(guān)鍵工藝及性能研究.pdf

1、LiFePO4電池由于其對環(huán)境友好、原材料來源豐富、比容量高、循環(huán)性能及安全性能好等顯著特點，而具有良好的發(fā)展前景，目前已在交通運輸、移動通訊和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，由于LiFePO4電池正極材料本身電導(dǎo)率低限制了其發(fā)展。當前對LiFePO4電池的研究主要集中在對LiFePO4材料制備及改性的研究上，而對LiFePO4電池關(guān)鍵工藝及其性能的研究卻鮮見報道。本文選擇對LiFePO4電池關(guān)鍵工藝及其性能進行了研究，首先研究了LiFe

2、PO4電池制作過程中正極材料的優(yōu)選，得到一種綜合性能優(yōu)良的LiFePO4材料，然后用這種材料制作LiFePO4電池，并對LiFePO4電池的化成制度進行研究，得到一種適用于LiFePO4電池的化成制度，以此化成制度對電池進行化成后，分別研究了不同組分粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑對LiFePO4電池性能的影響，并開發(fā)研究了一種特殊碳材料碳納米管用作LiFePO4電池的導(dǎo)電劑，在以上研究的基礎(chǔ)上，制作并較系統(tǒng)地研究了LiFePO4電池的安全性能。獲得以下

3、結(jié)論：
　　 (1)LiFePO4材料對LiFePO4電池性能的影響的研究。研究發(fā)現(xiàn)樣品B的LiFePO4的加工性能雖然略差，但其電化學性能更優(yōu)異，放電容量達到124.16mAh/g；倍率性能較好，1C/0.1C容量比率為94.5％；循環(huán)性能良好，100次循環(huán)容量保持率為94.6％；并對兩種樣品做了循環(huán)伏安、交流阻抗測試，進一步驗證了樣品B的優(yōu)良性能，最終確定了樣品B為本論文制作研究LiFePO4電池的正極材料。
　　

4、(2)不同化成制度對LiFePO4電池性能的影響的研究。研究發(fā)現(xiàn)按照方案2化成后的LiFePO4電池平均每100次循環(huán)容量衰減率為7.93％，低于方案1的8.32％，方案2的化成制度更有利于LiFePO4電池性能的穩(wěn)定。
　　 (3)不同粘結(jié)劑對LiFePO4電池性能的影響的研究。選擇5種性能優(yōu)良的粘結(jié)劑優(yōu)化組合成五組粘結(jié)劑體系S1、S2、S3、Y1和Y2，研究發(fā)現(xiàn)Y2組合的LiFePO4電池的放電容量最大達到120.1mAh/

5、g、循環(huán)性能最佳100次循環(huán)后容量幾乎沒有減小、電池循環(huán)后膨脹厚度最小平均為0.11mm；S1組合的電池的平均內(nèi)阻最小為100.3mΩ；S2組合的電池的倍率性能最好，8C/1C達到90.5％。
　　 (4)不同導(dǎo)電劑對LiFePO4電池性能的影響的研究。選擇3種性能優(yōu)良的導(dǎo)電劑優(yōu)化組合成四組導(dǎo)電劑體系K1、K2、X和F，研究發(fā)現(xiàn)F組合的電池放電容量最大達到126.1mAh/g、倍率性能最佳3C/0.5C達到95.5％、內(nèi)阻最小達

6、到140.7mΩ、100次循環(huán)后容量保持率最大達到98.9％。
　　 (5)碳納米管用作LiFePO4電池導(dǎo)電劑的研究，研究發(fā)現(xiàn)添加碳納米管的極片能形成完美的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)、壓實密度平均增大5％左右，電池首次放電克容量增大5.8％；倍率性能得到提高，6C/0.5C達到84.8％；循環(huán)性能得到較大改善，120次循環(huán)后電池的容量幾乎沒有衰減；電池的內(nèi)阻也得到改善、界面阻抗小于常用導(dǎo)電劑電池的界面阻抗；120次循環(huán)后LiFePO4材料結(jié)構(gòu)沒