本文關(guān)鍵詞：電容炭對(duì)鋰離子電池倍率性能的影響

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【摘要】：磷酸鐵鋰材料(LFP)因其具備突出的安全性,LiNi_(1-x-y)Co_xAl_yO_2(NCA)體系三元正極材料因其比容量較高,并且具有優(yōu)異的循環(huán)性能和比較低廉的價(jià)格,已成為了電動(dòng)汽車動(dòng)力電源的研究熱點(diǎn)。然而,目前的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池和三元材料動(dòng)力鋰電池仍存在充電速度較慢,大倍率條件下活性物質(zhì)利用率較低等問題。本課題通過在LFP和NCA正極材料、石墨負(fù)極材料中添加電容炭,提高磷酸鐵鋰電池和三元材料鋰離子電池在高倍率下的性能。利用直接混合的方法制備了LiFePO_4/電容炭復(fù)合電極,研究了電容炭對(duì)磷酸鐵鋰電池倍率性能的影響。當(dāng)添加5%機(jī)械磨電容炭時(shí),電池的倍率性能最佳:在以5C、10C和20C倍率進(jìn)行快充快放時(shí),其充電比容量均可以達(dá)到160 mAh/g,恒流段時(shí)間分別為10min、6min、2min,放電比容量分別可以高達(dá)160 mAh/g、120 mAh/g、80 mAh/g;此外,在以90C、100C進(jìn)行放電時(shí),其放電時(shí)間分別為18s和12s;通過EIS和CV分析,此時(shí)電池內(nèi)部的阻抗最小,其氧化-還原峰的峰電位差較小、峰值電流較大,體現(xiàn)了較好的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性和可逆性。通過直接混合的方法合成了NCA三元材料/電容炭復(fù)合電極,探究了電容炭對(duì)三元鋰電池倍率性能的影響。當(dāng)添加5%人工磨電容炭時(shí),其倍率效果最優(yōu):在以5C、10C和20C倍率進(jìn)行快充快放時(shí),其恒流段時(shí)間分別為8min、4min、2min,放電比容量分別可以高達(dá)140 mAh/g、134 mAh/g、120 mAh/g;此外,在以90C、100C進(jìn)行放電時(shí),其放電時(shí)間分別為17s和11s;通過EIS和CV分析,添加電容炭后電池的電荷阻抗減小,在3.8V/4.0V的峰位,其峰值電位偏差小,在4.15V/4.15V的峰位,其對(duì)應(yīng)的峰值電流大;活性物質(zhì)為2.88mg的電池,以5C、10C、20C進(jìn)行快充快放,放電比容量分別為110 mAh/g、100 mAh/g、90 mAh/g。選取最佳配比5%人工磨電容炭/NCA三元復(fù)合電極作正極,分別以5%磨前電容炭/石墨復(fù)合電極、5%人工磨電容炭/石墨復(fù)合電極、5%機(jī)械磨電容炭/石墨復(fù)合電極作負(fù)極,組裝全電池,研究電容炭對(duì)石墨性能的影響發(fā)現(xiàn):當(dāng)充放電的倍率由5C、10C、20C逐漸增大時(shí),5%機(jī)械磨電容炭/石墨、5%磨前電容炭/石墨、5%人工磨電容炭/石墨三種復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能優(yōu)勢逐漸得到體現(xiàn),在以20C進(jìn)行充放電時(shí),與空白電池相比,它們的充電比容量分別為70mAh/g、50mAh/g、40mAh/g、30 mAh/g,表明了添加電容炭有利于大倍率充放電。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912
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本文編號(hào)：1172837