鋰離子電池單體的再制造技術(shù)試驗(yàn)研究.pdf

1、鋰離子電池具有質(zhì)量輕、比容量大、放電功率高、快充性能好和循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，使其在電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能裝置、航天航空、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和自然資源的短缺，電動(dòng)汽車得到了飛速地發(fā)展，產(chǎn)生了大量的廢日鋰離子電池，帶來了嚴(yán)重地二次污染和大量地資源和能源浪費(fèi)。近些年來，再制造技術(shù)的興起，為解決這些問題提供了全新的方案。因此，開發(fā)新型環(huán)保、高效、節(jié)能的鋰離子電池再制造技術(shù)具有重要的研究價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。
　

2、　針對(duì)現(xiàn)有的鋰離子電池再制造方法中存在的再制造品質(zhì)控制難、環(huán)境污染嚴(yán)重、操作安全性差和成本過高等問題，提出電池內(nèi)阻這個(gè)再制造時(shí)機(jī)指標(biāo)，并提出一種基于脈沖激光清洗技術(shù)的鋰離子電池電極的再制造修復(fù)方案。
　　通過建立鋰離子消耗量與固體電解質(zhì)(SEI)膜厚度的增長模型，分析磷酸鐵鋰電池工作的三種狀態(tài)及各個(gè)狀態(tài)中電池容量衰減的主要原因，為尋找特定型號(hào)的鋰離子電池的再制造時(shí)機(jī)提供理論基礎(chǔ)。進(jìn)而，搭建電池充放電平臺(tái)來研究電池容量、電池內(nèi)阻和循

3、環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系，確定當(dāng)電池內(nèi)阻為初始內(nèi)阻的3.5～4倍為該型號(hào)電池的再制造時(shí)機(jī)。
　　從脈沖激光與電極表面SEI膜的作用過程中存在的物理和化學(xué)現(xiàn)象出發(fā)，建立了燒蝕效應(yīng)、熱力學(xué)效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)的理論模型;通過單因素實(shí)驗(yàn)，并應(yīng)用場發(fā)射顯微鏡、紅外光譜和電子探針進(jìn)行表面表征，確定了給定實(shí)驗(yàn)條件下電極再制造的合適脈沖激光能量密度為0.142J/mm2;基于理論分析了脈沖激光光斑間搭接率(γ1)與激光道間搭接率(γ2)對(duì)表面清洗潔凈度的影

4、響，結(jié)合實(shí)驗(yàn)最終得出再制造的工藝參數(shù)為13.4％＜γ1≤20％、25％＜γ2≤30％。
　　此外，為了評(píng)估再制造后鋰離子電池的性能，定量地分析了再制造前后電極表面磷酸鐵鋰顆粒的粒度數(shù);通過實(shí)驗(yàn)手段測得再制造前后微型單層電池的內(nèi)阻，測試了鋰離子電池再制造前后的電化學(xué)性能;最后，通過電極斷面SEM圖，從理論上預(yù)測了再制造電池的電池容量恢復(fù)率。實(shí)驗(yàn)表明，通過脈沖激光技術(shù)再制造的電池，電池容量能恢復(fù)到初始容量的95.28％，比傳統(tǒng)的化學(xué)方