鋰離子二次電池具有容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和倍率性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì),目前已成為民用和軍用設(shè)備的重要能量來源。隨著武器裝備的發(fā)展,軍用設(shè)備對(duì)電池的性能,尤其是存儲(chǔ)壽命,提出了更高的要求:在高的荷電狀態(tài)下電池具有10~20年的存儲(chǔ)壽命。為制備長(zhǎng)存儲(chǔ)壽命電池,本論文在總結(jié)鋰離子電池在高荷電狀態(tài)下存儲(chǔ)過程容量衰減機(jī)理的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了電池的負(fù)極SEI膜在鋰損失過程中的作用機(jī)制,并利用電解液添加劑和預(yù)制備功能保護(hù)膜的方法對(duì)負(fù)極界面進(jìn)行改性,到達(dá)抑制電池容量損失、延長(zhǎng)存儲(chǔ)壽命的目的。論文首先對(duì)比了電池存儲(chǔ)前后正負(fù)極材料及電極-電解液界面的變化,研究表明,正負(fù)極材料在到達(dá)壽命終點(diǎn)時(shí)會(huì)存在一定的性能衰減,但導(dǎo)致電池存儲(chǔ)后容量損失的主要原因是負(fù)極所嵌鋰的損失導(dǎo)致,而負(fù)極SEI膜的增長(zhǎng)為電池存儲(chǔ)老化的主要現(xiàn)象。在基于負(fù)極鋰損失機(jī)理的基礎(chǔ)上,建立了電池壽命預(yù)測(cè)機(jī)理模型。提出簡(jiǎn)化后模型參數(shù)的估計(jì)方法,并利用商業(yè)化電池存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)表明簡(jiǎn)化模型具有較好的準(zhǔn)確性且優(yōu)于t^0.5模型�；跈C(jī)理模型中電子濃度與容量衰減速率的關(guān)系,結(jié)合負(fù)極鋰損失的反應(yīng)過程分析,提出負(fù)極SEI膜對(duì)電子的傳導(dǎo)過程是鋰損失反應(yīng)的控制步... 

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 長(zhǎng)存儲(chǔ)壽命鋰離子電池的研究進(jìn)展
        1.1.1 鋰離子電池基本結(jié)構(gòu)
        1.1.2 鋰離子電池壽命評(píng)價(jià)研究進(jìn)展
        1.1.3 長(zhǎng)存儲(chǔ)壽命鋰離子電池的研究進(jìn)展
    1.2 鋰離子電池存儲(chǔ)老化機(jī)理研究
        1.2.1 鋰離子電池負(fù)極及其老化機(jī)理研究進(jìn)展
        1.2.2 鋰離子電池正極及其老化機(jī)理研究進(jìn)展
    1.3 負(fù)極SEI膜改善研究進(jìn)展
        1.3.1 SEI膜成膜添加劑研究進(jìn)展
        1.3.2 負(fù)極功能保護(hù)膜研究進(jìn)展
    1.4 選題意義和研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 選題依據(jù)
        1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)儀器和測(cè)試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 全電池制備及存儲(chǔ)過程電性能分析
        2.2.1 普通電極制備
        2.2.2 18650 型電池制備及電性能測(cè)試
        2.2.3 軟包電池制備及電性能測(cè)試
        2.2.5 電池存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程
    2.3 半電池制備
        2.3.1 純石墨電極制備
        2.3.2 紐扣電池制備及其測(cè)試
    2.4 電極和材料電化學(xué)分析方法
        2.4.1 循環(huán)伏安測(cè)試
        2.4.2 交流阻抗法
        2.4.3 電導(dǎo)率測(cè)試
    2.5 電極和材料表面分析測(cè)試方法
        2.5.1 X射線衍射
        2.5.2 掃描電子顯微鏡
        2.5.3 透射和掃描透射電子顯微鏡
        2.5.4 X射線光電子能譜
第三章 電池存儲(chǔ)老化機(jī)理分析及壽命預(yù)測(cè)
    3.1 電池存儲(chǔ)老化速率影響因素分析
        3.1.1 電極材料的選擇
        3.1.2 荷電狀態(tài)對(duì)電池的容量衰減速度的影響
        3.1.3 正負(fù)極材料對(duì)存儲(chǔ)老化影響程度分析
    3.2 正極的存儲(chǔ)老化機(jī)理及對(duì)電池容量衰減的影響
        3.2.1 NCA正極材料在存儲(chǔ)前后性能對(duì)比分析
        3.2.2 NCA-電解液界面存儲(chǔ)前后變化分析
    3.3 負(fù)極的SEI膜及對(duì)電池的容量衰減的影響
        3.3.1 負(fù)極SEI膜的形成過程分析
        3.3.2 存儲(chǔ)過程中負(fù)極SEI膜的變化
    3.4 電池存儲(chǔ)壽命預(yù)測(cè)模型建立及壽命預(yù)測(cè)
        3.4.1 壽命預(yù)測(cè)模型的建立
        3.4.2 基于模型的壽命預(yù)測(cè)與驗(yàn)證
    3.5 小結(jié)
第四章 電解液添加劑原位調(diào)控SEI膜延壽研究
    4.1 長(zhǎng)壽命負(fù)極SEI膜添加劑的選擇
        4.1.1 SEI膜抑制鋰損失機(jī)制分析
        4.1.2 SEI膜添加劑的選擇
    4.2 溶劑添加劑原位調(diào)控SEI膜延壽研究
        4.2.1 溶劑添加劑對(duì)負(fù)極初始SEI膜的調(diào)控
        4.2.2 溶劑添加劑對(duì)電池初始性能的影響
        4.2.3 溶劑添加劑的延壽效果
    4.3 鋰鹽添加劑原位調(diào)控SEI膜延壽研究
        4.3.1 鋰鹽添加劑對(duì)負(fù)極初始SEI膜的調(diào)控
        4.3.2 鋰鹽添加劑對(duì)電池初始性能的影響
        4.3.3 鋰鹽添加劑延壽效果分析
    4.4 最優(yōu)延壽添加劑電池壽命預(yù)測(cè)
    4.5 小結(jié)
第五章 負(fù)極功能保護(hù)膜延壽研究
    5.1 聚合物基電極材料保護(hù)膜延壽研究
        5.1.1 PVA@石墨負(fù)極的制備
        5.1.2 PVA@石墨負(fù)極的電化學(xué)性能
        5.1.3 PVA@石墨負(fù)極對(duì)電池存儲(chǔ)性能的影響
    5.2 LiPON電極保護(hù)膜延壽研究
        5.2.1 LiPON-石墨負(fù)極的制備
        5.2.2 LiPON-石墨負(fù)極的電化學(xué)性能
        5.2.3 LiPON-石墨負(fù)極對(duì)電池存儲(chǔ)性能的影響及其機(jī)理
    5.3 添加劑復(fù)合功能保護(hù)膜延壽效果分析
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文研究的主要結(jié)論
    6.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果
附錄A 簡(jiǎn)化后模型的參數(shù)估計(jì)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]均勻線性介質(zhì)中電容器漏電電阻與電容的關(guān)系[J]. 安宏,張東壁.  工科物理. 1999(05)

博士論文
[1]鋰離子電池LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料的合成、改性及儲(chǔ)存性能研究[D]. 劉萬民.中南大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3677235