富鎳Li-Ni-CO-Mn-O復(fù)合鋰離子電池正極材料熱電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、鋰離子電池在工作中的產(chǎn)熱問題是導(dǎo)致電池安全性問題的主要原因之一。本文采用電化學(xué)-量熱法和循環(huán)伏安法研究了以LiNi05Co0.2Mn0.3O2為正極材料的電池在工作時的熱電化學(xué)性質(zhì)，并根據(jù)該熱電化學(xué)性質(zhì)對不同種類的正極材料電池進行了分析評價，最后對摻雜Mg的LiNi05Co0.2Mn03O2電池材料進行了第一性原理計算。
　　一、結(jié)合電化學(xué)-量熱法和循環(huán)伏安法，研究以LiNi05Co0.2Mn0.3O2鋰離子電池在不同工作狀態(tài)下的

2、熱電化學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，溫度和倍率是影響電池性能的關(guān)鍵因素，隨溫度和倍率的增加，電池首次放電比容量降低，電壓平臺降低，平臺范圍減小，而電池放熱量增加。在0.2C較低倍率下，充放電過程出現(xiàn)多個放熱峰，電池在低倍率下產(chǎn)生的熱主要來自反應(yīng)熱，出現(xiàn)的多個明顯放熱峰主要是電池電極反應(yīng)的放熱峰;而在較高倍率(0.5C、1.0C、2.0C)下，電池極化增大，極化產(chǎn)熱占主導(dǎo)地位。不同條件下LiNi0.5Co02Mn0.3O2正極片XRD衍射峰位置和強度

3、均與標(biāo)準(zhǔn)圖譜相符，在不同溫度下循環(huán)后材料衍射峰強度明顯降低，無雜峰，從SEM圖中可觀察到電池材料表面出現(xiàn)裂縫。計算得化學(xué)反應(yīng)熵變△rSm、吉布斯自由能變△rGm值分別為1.781J mol-1K-1、-9.16kJ mol-1。
　　二、比較以LiNi05Co02Mn03O2、LiFePO4、LiMn2O4和LiMnO2為正極材料電池在50℃下的熱電特性。結(jié)果表明:不同正極材料電池的放電比容量均隨倍率增加減小，LiMnO2電池最小

4、，LiFePO4電池次之，LiNi05Co0.2Mn0.3O2電池最大;化學(xué)反應(yīng)焓變△H均隨充放電倍率增加而增加，在0.2C充放電過程中，LiFePO4電池的化學(xué)反應(yīng)焓變△H的絕對值最小，LiMnO2電池的化學(xué)反應(yīng)焓變△H最大，在2.0C充放電過程中，LiMn2O4電池的化學(xué)反應(yīng)焓變△H最小，LiNi05Co0.2Mn03O2電池的最大，由此可以看出，在較低充放電倍率下，因發(fā)熱引起的安全隱患比較小，在較高倍率下，LiNi05Co02Mn