快充型鋰離子電池的性能研究.pdf

1、通過充放電測(cè)試、交流阻抗（EIS）及電化學(xué)循環(huán)測(cè)試研究了鋰離子電池在大電流充電條件下的電化學(xué)性能變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)鋰離子電池在大電流充電過程中正負(fù)極存在較大的極化，嚴(yán)重影響電池的快充性能，減小極化能夠提高電池大電流充電性能，降低電池內(nèi)阻能夠有效減少電池電極極化現(xiàn)象，為此，研究了不同導(dǎo)電劑及其摻入比例、電池制作工藝等的對(duì)電池快充性能的影響。結(jié)果顯示：正負(fù)極配料制漿過程中，導(dǎo)電劑與電極活性物質(zhì)的均勻性與加入比例對(duì)電極電阻有影響，當(dāng)導(dǎo)電劑加入比例

2、加入量在4%時(shí)，電池綜合性能最佳。在0.2C電流作用下形成的SEI膜內(nèi)阻相對(duì)較小且穩(wěn)定，在一定程度上改善了極化程度，性能穩(wěn)定的SEI膜對(duì)后期循環(huán)性能具有很大的影響。電極材料的面密度越小，大電流充電時(shí)電池的極化越小，循環(huán)穩(wěn)定性較好，正極面密度為153g/m2時(shí)，6C倍率充電循環(huán)1700次后容量保持率仍有80%。當(dāng)正極材料的壓實(shí)比為3.6g/cm3時(shí)，電池的極化及內(nèi)阻最小，循環(huán)穩(wěn)定性能好。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過絕熱量熱測(cè)試儀

3、(ARC)測(cè)試了大倍率充電情況電池的熱量變化及電池的比熱容，結(jié)果表明電池?zé)崛轂?.02J/(K*g)，在6C充電時(shí)電池表面溫升為5℃±0.1℃，受溫度效應(yīng)影響，此時(shí)電池內(nèi)熱能夠提高電化學(xué)反應(yīng)效率，并無安全性影響。⑵對(duì)循環(huán)前后電池電極材料進(jìn)行了X射線衍射(XRD)譜，掃描電子顯微分析，場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微分析，結(jié)果表明，大電流充電作用下，循環(huán)1000次后，正極材料晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，(001)晶面間距變大，晶胞體積增大，結(jié)構(gòu)中存在鋰離子的缺失

4、，產(chǎn)生晶格缺陷，晶化程度變低。負(fù)極材料的晶面間距變小，且循環(huán)后晶格條紋模糊，出現(xiàn)部分非晶化現(xiàn)象。⑶正極材料粒度分布對(duì)電池影響電池快充性能。對(duì)比分析了不同粒徑正極材料的快充性能，結(jié)果表明減小正極材料顆粒粒度有利于提高電池倍率充電性能。負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也影響電池快充效率，研究了層狀石墨、球形石墨及中間相碳微球的快充性能。通過KOH溶液對(duì)層狀石墨負(fù)極處理改性后，電池在大電流（6C）充電時(shí)能量密度提高至128Wh/kg，循環(huán)1000次后容量保