軟包裝鋰離子動(dòng)力電池關(guān)鍵工藝及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰二次電池作為一種新型清潔、可再生的二次能源，具有工作電壓高、能量密度大、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，在手機(jī)、筆記本電腦、藍(lán)牙耳機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。軟包裝鋰離子電池作為一種新型的鋰二次電池，它集合了鋰離子電池和鋰聚合物電池兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，使鋰離子電池同時(shí)具備了安全性能好、重量輕、可塑性強(qiáng)、外形設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn)。但是由于軟包裝鋰離子電池高倍率放電性能較差，限制了它在小型高功率電池領(lǐng)域的應(yīng)用，目前這一領(lǐng)域主要被鎳鎘和鎳氫電池所占據(jù)。

2、 為了提高鋰離子電池的高倍率放電性能，本文從軟包裝鋰離子電池材料的選擇、工藝參數(shù)控制、化成制度、正負(fù)極容量匹配等方面進(jìn)行優(yōu)化。采用恒電流—恒電壓充放電、電化學(xué)阻抗譜(EIS)等電化學(xué)測試技術(shù)對(duì)電池的高倍率放電、循環(huán)穩(wěn)定性、電極阻抗等電化學(xué)性能進(jìn)行了測試分析。采用掃描電鏡(SEM)、X射線能量色散分析(EDAX)和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)等方法分析研究了碳負(fù)極表面固體電解質(zhì)界面膜(SEI)的成分，對(duì)電池的衰退機(jī)制作了初步討論

3、。本文通過對(duì)軟包裝鋰離子動(dòng)力電池的原材料，包括正負(fù)極活性物質(zhì)、粘接劑、導(dǎo)電劑、溶劑、集流體等的除水處理，提高了活性物質(zhì)與集流體，特別是負(fù)極活性物質(zhì)和銅箔的粘結(jié)力，從而降低電池內(nèi)阻，提高電池的高倍率放電性能。論文對(duì)比了恒流化成和階梯化成兩種化成工藝，研究結(jié)果表明采用恒流化成工藝的鋰離子電池容量、內(nèi)阻指標(biāo)都優(yōu)于階梯化成。采用恒流化成工藝的軟包裝鋰離子電池0.2C放電容量平均比階梯化成工藝制備的電池高6％，內(nèi)阻平均比階梯化成工藝制備的電池低1

4、5％。但隨著放電倍率的增加，采用恒流化成工藝的軟包裝鋰離子電池放電電壓平臺(tái)降低較快。 對(duì)軟包裝鋰離子電池負(fù)極(Negative)和正極(positive)容量匹配(N/P=0.8～1.8)的研究表明，隨著N/P的增大(N/P=0.8～1.8)，353048型電池的0.2C放電容量由454mAh增加至502mAh，1C充放電循環(huán)125次后，容量保持率由15.8％增加至86.6％；但0.2C放電電壓平臺(tái)降低，高倍率放電能力降低。電化

5、學(xué)阻抗譜研究表明，在保持正極容量不變的情況下，隨著負(fù)極容量的增加電極表面SEI界面膜引起的阻抗Rfilm以及電極表面表面電化學(xué)反應(yīng)阻抗RC.T.先減小(N/P=0.8～1.6)然后再增大(N/P=1.8)。 SEM形貌照片表明，隨著充放電的進(jìn)行，電極表面的裂紋逐漸增多并生成白色絮狀物質(zhì)。通過對(duì)白色生成物的EXAF能譜分析，發(fā)現(xiàn)C和O的含量分別為56.97％，43.03％，說明有機(jī)電解質(zhì)溶液在嵌鋰碳負(fù)極表面被還原，大量含氧物質(zhì)生成