失效分析是鋰離子電池前期基礎(chǔ)研發(fā)和后期故障分析中的關(guān)鍵步驟,然而由于電池失效原因眾多且導(dǎo)致電池失效的各因素之間相互關(guān)聯(lián)耦合,諸多電池內(nèi)部的微觀失效機(jī)制尚不明確;另一方面,復(fù)雜的電池微觀失效機(jī)制與電池宏觀失效行為和準(zhǔn)確量化的樣品制備方法與測(cè)試分析方法的缺失導(dǎo)致建立合理的失效分析流程極具挑戰(zhàn)。本論文使用本組失效分析團(tuán)隊(duì)建立的失效分析流程以及新開發(fā)的定量測(cè)試分析方法,細(xì)致研究了LiFePO₄/石墨全電池容量衰減的原因;同時(shí)針對(duì)電池失效過(guò)程中普遍存在的過(guò)渡金屬溶解-沉積問(wèn)題以及電池充放電過(guò)程中的產(chǎn)氣問(wèn)題,分別開發(fā)了相應(yīng)的定量測(cè)試分析方法,主要以LiMn₂O₄正極材料為例對(duì)Mn的溶解-沉積和電池產(chǎn)氣問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致的研究。論文的主要內(nèi)容包括:（1）LiFePO₄/石墨全電池容量衰減失效機(jī)制研究。開發(fā)了一種針對(duì)商業(yè)電池中雙面涂覆電極容量精確測(cè)量的樣品制備方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示采用該方法所制備極片所測(cè)量的容量誤差小于0.5%,優(yōu)于傳統(tǒng)的擦拭法和雙面極片直接測(cè)量法。LiFePO₄/石墨全電池容量衰減... 

【文章頁(yè)數(shù)】：175 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 鋰離子電池失效分析簡(jiǎn)介
        1.1.1 鋰離子電池失效分析的重要性
        1.1.2 鋰離子電池失效的現(xiàn)象
        1.1.3 鋰離子電池失效的機(jī)理
    1.2 過(guò)渡金屬溶解沉積研究
        1.2.1 正極過(guò)渡金屬溶解研究
        1.2.2 負(fù)極過(guò)渡金屬沉積研究
    1.3 鋰離子電池產(chǎn)氣研究
        1.3.1 電池產(chǎn)氣機(jī)理研究
        1.3.2 電池產(chǎn)氣研究方法
    1.4 本論文的選題依據(jù)及主要研究?jī)?nèi)容
第2章 LiFePO_4/石墨全電池容量衰減失效機(jī)制研究
    2.1 本章引言
    2.2 鋰離子電池失效分析的流程與方法
    2.3 面容量準(zhǔn)確測(cè)量方法的開發(fā)
        2.3.1 擦拭法刮出單面電極
        2.3.2 直接使用雙面極片
        2.3.3 雙面電極標(biāo)準(zhǔn)化處理
    2.4 LiFePO_4/石墨容量衰減失效分析
        2.4.1 無(wú)損分析
        2.4.2 拆解標(biāo)記
        2.4.3 容量衰減機(jī)理的定性分析
        2.4.4 容量衰減機(jī)理的定量分析
    2.5 失效分析中過(guò)渡金屬溶出沉積和產(chǎn)氣的現(xiàn)象
    2.6 本章小結(jié)
第3章 LiMn2O_4中過(guò)渡金屬溶解規(guī)律和機(jī)理研究
    3.1 本章引言
    3.2 電解液中過(guò)渡金屬含量準(zhǔn)確測(cè)定方法的開發(fā)
        3.2.1 電解液中Mn離子的UV-vis響應(yīng)特點(diǎn)
        3.2.2 電解液中Mn離子與UV-vis峰強(qiáng)的對(duì)標(biāo)
        3.2.3 UV-vis方法的適用性
    3.3 LiMn2O_4在不同電位下的溶解規(guī)律和價(jià)態(tài)
        3.3.1 LiMn2O_4在不同電位下的溶解規(guī)律
        3.3.2 LiMn2O_4在不同電位下的溶解價(jià)態(tài)
    3.4 LiMn2O_4在不同電位下的溶解機(jī)理
        3.4.1 LiMn2O_4溶解的實(shí)驗(yàn)表征
        3.4.2 LiMn2O_4溶解的理論計(jì)算
    3.5 LiMn2O_4在原位充放電過(guò)程中的溶解規(guī)律
        3.5.1 原位比色皿電池的設(shè)計(jì)
        3.5.2 LiMn2O_4/Li原位充放電過(guò)程中Mn的溶解規(guī)律
    3.6 本章小結(jié)
第4章 過(guò)渡金屬溶解沉積行為及其影響的研究
    4.1 本章引言
    4.2 發(fā)生Mn溶解沉積的電解液和電極樣品的制備
        4.2.1 全電池的容量匹配
        4.2.2 密封疊片模型全電池的設(shè)計(jì)
        4.2.3 密封疊片模型全電池的高溫存儲(chǔ)和循環(huán)實(shí)驗(yàn)
    4.3 發(fā)生Mn溶解沉積后電解液和極片的性質(zhì)
        4.3.1 存儲(chǔ)和循環(huán)電解液的性質(zhì)
        4.3.2 存儲(chǔ)和循環(huán)極片的性質(zhì)
    4.4 Mn溶解沉積對(duì)正負(fù)極半電池性能的影響
        4.4.1 扣電循環(huán)前的電化學(xué)性能
        4.4.2 扣電的循環(huán)性能
        4.4.3 扣電拆解后極片的性質(zhì)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 鋰離子電池產(chǎn)氣的初步研究
    5.1 本章引言
    5.2 DEMS模型電池的設(shè)計(jì)方案
        5.2.1 DEMS模型電池和進(jìn)樣方式的發(fā)展歷史
        5.2.2 液態(tài)和固態(tài)DEMS模型電池的設(shè)計(jì)
    5.3 液態(tài)電池的產(chǎn)氣研究
    5.4 固態(tài)電池的產(chǎn)氣研究
        5.4.1 電池的組裝和測(cè)試
        5.4.2 LiMn2O_4/PEO/Li的產(chǎn)氣研究
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究中的不足
    6.4 失效分析的展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷及發(fā)表文章目錄
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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