高低温对磷酸铁锂动力锂离子电池性能的影响

参照行业标准和IEC标准进行充放电实验,研究环境温度对商品化磷酸铁锂(LiFePO4)动力型锂离子电池性能的影响.从容量和电压平台的角度评价商品化的LiFePO4动力型锂离子电池的循环性能和安全性能.在高温(55℃)条件下,电池着火;在低温(-20℃)条件下,容量衰减严重.     

介孔碳纳米微球在锂离子电池中的应用

将介孔碳纳米微球粉末与磷酸铁锂(LiFePO_4)、石墨混合(介孔碳含量为8%)作为电池的正负极材料,组装锂离子电池。添加碳纳米微球后,电池的可逆性和比容量均优于未添加的,尤其在大电流9.0 A充放电时,充电电压平台约低0.25 V;充放电效率高出约88.5%;输出容量与放电电流为0.8 A时的比值高约15%。在低温0℃、-10℃和-20℃放电时,添加碳纳米微球的电池输出容量与额定容量的比值比未添加的分别高12.4%、14.9%和16.7%。     

终止电压对锂离子电池循环性能的影响

研究了充放电终止电压对磷酸铁锂(LiFePO4)正极锂离子电池循环性能的影响.将充电上限电压从3.65 V提高到4.00V,电池放电容量增加较少,对循环时容量衰减速率的影响也很小;将放电终止电压从2.50 V降低到2.00 V,电池放电容量增加,但循环时容量的衰减加快.将放电终止电压降低到2.00V,将增大电池内阻的增幅.LiFePO4正极锂离子电池组在串联使用时,单体电池充电电压允许提升至4.00 V,但必须控制放电时的终止电压,防止过放电.     

铁磁性杂质对LiFePO4锂离子电池性能的影响

定量分析商品化磷酸铁锂(LiFePO4)中的磁性杂质及含量,得出主要成分是含铁化合物或铁单质.通过逆向试差手段,在实验电池制作的合浆阶段添加铁粉,考察铁粉添加量对电池性能的影响.随着铁粉添加量从0增加到50.0×10-4％,电池首次充电(0.10 C至3.65 V)比容量由157.7 mAh/g升高至174.4 mAh/g,首次循环的库仑效率由85.7％下降到76.2％,与分容24 h的电压降由5.47 mV逐渐升至43.9 mV相对应.随着铁粉添加量从0增加到10.0×10-4％,高温(55℃)搁置7 d,绝对值电压及漏电流增大,容量保持能力由98.37％下降到84.15％;常温(25℃)搁置28 d,绝对值电压也增大;对分容后的电池进行拆解,发现负极上黑点呈上升趋势,可归因于正极侧铁粉在充电过程中被氧化,游离在电解液中,穿过隔膜到达负极表面,放电时被还原并沉积在负极表面,造成失效.     

石墨的形貌及粒径对锂离子电池性能的影响

采用D50为10μm的中间相碳微球(MCMB)、D50为10μm的层状石墨和D50为15μm的层状石墨制备实验电池,并研究了电池的性能。在2.5~3.7 V循环,MCMB、D50为10μm的层状石墨和D50为15μm的层状石墨制备的电池的5.0 C放电容量保持率分别为95.6%、94.2%和91.3%;1.0 C充电、3.0 C放电、100%放电深度(DOD)循环1 600次的容量保持率分别为85.6%、84.4%和80.4%。同等粒径下,球形的MCMB相对于层状石墨有较好的倍率及循环性能;相同形貌下,粒径较小的石墨具有较好的倍率及循环性能。     

废旧动力锂离子电池回收的研究进展

含有镍钴金属的废旧三元动力锂离子电池回收主要采用"放电→热解→破碎→分选→湿法冶金"工艺,得到高价值的镍钴产品。为了缩短三元材料制备路径,对湿法冶金得到镍钴锰溶液直接共沉制备三元材料前驱体。对于体积较大的废旧磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池,一方面,开发自动化的拆解分选工艺和设备是电池回收处理的难题;另一方面,将报废电池中的正极材料再生为电池级的LiFePO_4和碳酸锂(Li2CO3)电池材料是研究的焦点。     

隔膜对LiFePO4高倍率软包锂离子电池性能的研究

影响锂离子电池快速充放电的因素很多,包括电池设计、正负极的尺寸、正负极材料结构、正负极面密度、正负极材料压实、电极表面电阻、电解质传质阻力等。本文研究了隔膜对LiFePO_4锂离子电池高倍率充放电性能影响。选取正极材料D50在(1.0～4.0)μm,比表面积(12～15)m~2/g,负极材料D50在(10.0～18.0)μm,比表面积(1.0～2.5)m~2/g,隔膜为16μm三层共挤时电池具有较好的倍率性能;室温下,在(2.0～3.65)V范围内,30C,40C放电容量分别是1C的91.99%,91.10%。室温下,在(2.0～3.65)V范围内,4C充电,4C放电,循环6145次,容量保持80.79%。     

导电剂形貌对锂离子电池倍率性能的影响

研究了正极导电剂形貌对锂离子电池倍率放电性能的影响。正极中添加炭黑类导电剂的电池具有良好的倍率放电性能,15 C放电时能放出1 C容量的84.3%;正极中添加石墨类导电剂的电池放电容量随放电电流的增大而迅速下降,15 C放电时仅能放出1 C容量的21.8%。这是由于石墨类导电剂具有片状颗粒形貌,引起孔隙曲折系数较大增长,而炭黑类导电剂颗粒接近球型,对曲折系数的影响较小所造成的。     

磷酸铁锂正极锂离子电池安全性能影响因素

选择起火事故大巴车上残存的20只32650型磷酸铁锂动力锂离子电池,用内阻测试仪测试内阻、电压,用充放电设备分析容量,用绝热加速量热(ARC)进行绝热热失控分析,用差示扫描量热(DSC)分析电极和电解液的热稳定性,用SEM研究负极表面和正极截面的形貌与组成,用X射线光电子能谱(XPS)研究负极表面组成和固体电解质相界面...     

石墨孔结构对锂离子电池倍率性能的影响

讨论负极材料特征对锂离子电池倍率性能的影响。对比4种人造石墨样品的结构、形貌等特征及倍率性能,发现孔结构状况特别是纳米级孔的分布,对倍率性能的影响较大,即电池的倍率性能与石墨纳米级孔的数量正相关。原因可能是:负极材料孔洞越多,提供的Li⁺迁移通道越多,可提高颗粒内Li⁺扩散的能力;孔洞越多的石墨材料,制成极片后的孔隙越丰富,极片的渗液能力较强,可缩短Li⁺传输路径。孔结构最丰富样品的孔体积为0.005 2 cm³/g,循环性能最好。制备的电池以5.0 C充电、1.0 C放电(2.00～3.65 V),循环寿命为233次,约是孔体积为0.002 9 cm³/g样品的1.75倍。     

Surface-modified graphite for improving electrochemical performance of Li-ion battery anode material

The graphite materials have been used as negative electrodes in commercial Li-ion batteries for many years. In order to avoid the exfoliation of graphite sheet in the PC-based electrolyte system, it is necessary to make the surface modification on the graphite material. In this study, the electrochemical behavior of carbon-coated graphite in PC-based electrolyte was investigated by charge and discharge cycling process. The carbon-coated graphite can increase the reversible from 366 mA/g to 399mAh/g and improve cycle ability in the PC-based electrolyte system. So the carbon-coated graphite can become the promising high-capacity anode materials of Li-ion battery.     

软包装锂离子电池的高倍率放电性能

以额定容量为1 100 mAh的063465型软包装锂离子电池为研究对象,研究了电池结构,正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比,板板的面密度、压实密度等因素对锂离子电池高倍率放电性能的影响.制备的实验电池以15 C大电流放电,电压平台为3.5 V,循环220次(15 C放电),容量保持率为87.0%.     

LiFePO4锂离子电池的高倍率充放电性能

研究了正极材料、正极面密度、导电剂含量及电极结构对18650型LiFePO4锂离子电池高倍率充放电性能的影响。当D50为1.92μm,比表面积为11.4 m2/g,正极面密度为2.8 g/dm2,导电剂含量为4.0%时,电池具有较好的加工性能和倍率性能。相比于单极耳结构,双极耳结构电池的内阻减小了50%,为14 mΩ左右,且分布集中;5.00C充电和15.00C放电时的表面温升很小。在2.0～3.8 V充放电,优化后的20.00C、30.00C放电容量分别为1.00C时的96.6%、86.1%,1.00C充电、10.00C放电,第300次循环的容量保持率为86.3%。     

聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研究

研究了正极厚度、正极导电剂含量、负极材料、电池尺寸以及电解液对聚合物锂离子电池高倍率放电性能的影响,结果表明:提高正极导电剂的含量能提高电池10.0 C倍率的放电性能;采用薄正极、中间相碳微球(MCMB)负极材料扣大电池尺寸设计,也能提高电池的高倍率放电性能;在高于10.0 C倍率放电时,功能电解液对高倍率放电性能有较大影响.通过各种影响因素的优化组合,得到了一种聚合物锂离子电池.该电池的最大放电倍率可达20.0 C;300次循环后,10.0 C放电容量仍保持初始容量的84%.     

石墨粒度及其分布对锂离子蓄电池性能的影响

就天然石墨粒度及其分布对锂离子蓄电池性能的影响进行了研究。将7种不同粒度分布的天然石墨按相同工艺制成模拟电池,测试电池的首次充放电容量、库仑效率及循环性能。结果表明:粒度增大减少了首次充放电容量,较小粒径的石墨粉首次不可逆容量加大;偏心型粒度分布对提高首次效率有利,但减少了首次充放电容量。实验表明:颗粒度D50在16～18μm,且分布呈标准正态分布,电池有较好的初放容量及首次效率。     

锂离子电池高倍率放电性能的影响因素

研究了18650型锂离子电池高倍率放电性能的影响因素.使用LiMn2O4/LiCoO2或LiMn2O4/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电池的放电容量保持率比使用LiFePO4的电池高;电解液电导率对电池的高倍率放电性能有明显的影响.采用D50=9μm的LiNi1/3co1/3Mn1/3O2、添加导电锂盐的电解液的电池,在25 C倍率下的放电电压平缓,放电容量为1246 mAh,循环性能良好.     

锂离子电池石墨阳极膨胀行为研究

基于叠片电池设计,从压实密度、涂布质量、集流体厚度、石墨类型四个方面系统研究了锂离子电池满充过程阳极片在X、Y、Z三个方向的膨胀行为。采用二次元测量仪对满充前后阳极片X、Y方向尺寸进行测量,利用千分尺测量Z方向满充前后尺寸变化,并计算三个方向的膨胀率,利用拉力计对不同厚度铜箔力学性能进行测量。结果表明:增大压实密度,阳极片沿X、Y、Z三个方向膨胀率均增大,且X方向的膨胀率大于Y方向的膨胀率;增加涂布质量,X、Y方向的膨胀率均有增大趋势,Z方向膨胀率减小;提高集流体强度可以抑制阳极片在X、Y方向的膨胀;在涂布质量较小时,增加集流体强度,Z方向膨胀率增加;涂布质量较大时,增加集流体强度,Z方向膨胀率减小;不同类型石墨在X、Y、Z三个方向膨胀率差异均较大,其中X、Y方向的膨胀变大是引起电芯变形的主要因素。对阳极膨胀的影响因素和机理进行了分析和讨论。     

电池结构对锂离子电池功率性能影响

电池结构对锂离子电池的功率性能有重要的影响。本文研究了一种新型结构锂离子电池,并测试不同结构电池的倍率循环特性、不同倍率条件下倍率特性及不同放电电流下电池表面温度分布梯度。测试结果显示：不同倍率条件下新型结构的锂离子电池表现出较佳的倍率放电特性,20C放电容量是1C时放电容量的87．75％;新型结构设计的电池表现出良好的2CC／5DC倍率循环特性,循环850次容量保持90％左右,不同倍率放电电流下电池表面温度分布及温度梯度小,3个位置温度在63．6～74．8℃,对电池内部膜片的表面反应活性影响较小。这种新型结构电池有助于改善单体电池及电池组的综合功率性能。     

粘结剂对锂离子蓄电池性能的影响

对比研究了水性粘结剂和PVDF粘结剂对锂离子蓄电池性能的影响。对使用两种不同粘结剂电池的化成厚度、内阻、循环性能、电压平台以及耐恒流过充电性能等进行了测试分析。实验表明,采用水性粘结剂的电池充电膨胀厚度和充电态内阻较小、耐3C5A倍率恒流过充电性能好;以PVDF为粘结剂的电池循环性能和3.6V电压平台率较好,第300周循环容量保持率为91%、3.6V电压平台率为85%。     

锂离子电池安全性能评价研究

综合考虑锂离子电池的安全性能检测要求和重点项目,以红外热像技术检测多次循环后的电池在过充过程中的温升,利用电池程控测试仪检测电池的电学信息,建立"热电"综合评价体系,并在3 C过充电条件下,将50℃的温度极值和5.0 V的电压极值确定为量化指标,对电池体系的安全性能进行评价。该评价系统具有快速、灵敏和全场性的优点。