本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池高溫存儲(chǔ)性能的影響因素和機(jī)理研究　出處：《復(fù)旦大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：新能源汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車的趨勢(shì)不可改變,做為新能源汽車主要?jiǎng)恿υ吹匿囯x子電池是全球目前研究的熱點(diǎn)。一般希望用于電動(dòng)汽車的鋰離子電池使用壽命在十年以上。一方面,電池在使用過程中經(jīng)常會(huì)遇到低溫、高溫、高濕等極端環(huán)境,如汽車在發(fā)動(dòng)時(shí)或者烈日下行駛和放置時(shí)車內(nèi)溫度可以達(dá)到70-80℃,這樣的高溫環(huán)境對(duì)電池的性能和使用壽命都是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。另一方面,在動(dòng)力電池包中,單體電池的溫度環(huán)境不同,單體電池自放電程度的不同,又會(huì)影響電池放電容量、電池電壓的一致性,結(jié)果影響其在動(dòng)力電池領(lǐng)域的能量發(fā)揮和使用過程控制。為了更好的發(fā)揮鋰離子電池綠色環(huán)保和能量密度大等優(yōu)勢(shì),減小其在儲(chǔ)存過程中的性能劣化,增加使用壽命。急需深入研究高溫條件下電池性能衰減的影響因素及相應(yīng)的影響機(jī)理,提出改善方案,為鋰離子電池的廣泛應(yīng)用提供技術(shù)支持,確保電池性能的逐步提升。本論文通過對(duì)影響鋰離子電池高溫儲(chǔ)存性能的外因儲(chǔ)存溫度,儲(chǔ)存電壓,儲(chǔ)存時(shí)間的研究得到影響LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4和LiMn2O4電池的關(guān)鍵影響因素,如LiCoO2和LiNiO2電池高溫儲(chǔ)存性能衰減的關(guān)鍵影響因素是電池的儲(chǔ)存溫度,儲(chǔ)存溫度的變化對(duì)高溫儲(chǔ)存能性能影響最為顯著。對(duì)于LiFePO4和LiMn2O4電池,最關(guān)內(nèi)鍵的影響因素是電池儲(chǔ)存電壓,儲(chǔ)存電壓太低或太高電池性能衰減都比較嚴(yán)重。通過對(duì)鋰離子電池高溫儲(chǔ)存性能內(nèi)在影響因素和機(jī)理的研究,得出以下結(jié)論：1)對(duì)不同正極材料電池的高溫儲(chǔ)存研究發(fā)現(xiàn),在厚度膨脹和容量損失方面,各種電池優(yōu)劣順序?yàn)長(zhǎng)iFePO4最好,LiCoO2和LiMn2O4次之,NCA最差。2)正、負(fù)極單極片儲(chǔ)存結(jié)果發(fā)現(xiàn),以NCA電池滿電態(tài)85℃高溫儲(chǔ)存為例,電池厚度膨脹主要由正極產(chǎn)生氣體引起,主要成分為CO2和CO。3)對(duì)LiCoO2電池高溫儲(chǔ)存后容量損失研究發(fā)現(xiàn),滿電態(tài)85℃高溫儲(chǔ)存后,總?cè)萘繐p失達(dá)到38%,其中可逆部分為27%,不可逆部分為11%。采用三電極通過EIS、Maccor斷電流極化等電化學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn),儲(chǔ)存后電池正極和負(fù)極的RsEI和Rct都明顯增大,且正極增加的幅度大于負(fù)極。儲(chǔ)存后電池(歐姆+電化學(xué))極化和濃差極化都明顯增加,且濃差極化增加的幅度遠(yuǎn)大于(歐姆+電化學(xué))極化的增加幅度。4)正極阻抗和電池極化的增大造成電池容量損失,LiCoO2電池滿電態(tài)85℃儲(chǔ)存后正極阻抗增加了7倍,隔膜阻抗增加了1倍,孔隙率降低了45%,從隔膜SEM照片上靠近正極一面發(fā)黃部位看出表面孔被堵塞,隔膜顏色正常部位的表面孔分布和新鮮隔膜相同。在隔膜和正極片之間氣體聚集的地方無法進(jìn)行正常的充放電,造成一部分容量損失。在隔膜和正極片正常接觸的部位由于充電態(tài)正極材料的強(qiáng)氧化性和高溫雙重條件的影響,隔膜發(fā)生氧化加上電解液氧化的固體產(chǎn)物沉積在隔膜表面,堵塞隔膜孔,導(dǎo)致阻抗增大,造成電池在后續(xù)充放電過程中極化增大提前達(dá)到截至電壓,引起容量損失。5)負(fù)極SEI膜在儲(chǔ)存后阻抗增大主要造成電池不可逆容量損失,儲(chǔ)存過程中由于LiPF6強(qiáng)路易斯酸、電池中微量水分、SEI膜本身缺陷或儲(chǔ)存時(shí)負(fù)極電位太高都會(huì)導(dǎo)致SEI膜不斷的分解再修復(fù)消耗活性Li,最終表現(xiàn)為電池不可逆的容量損失。根據(jù)鋰離子電池高溫儲(chǔ)存能影響因素和機(jī)理研究的結(jié)果提出了改善高溫儲(chǔ)存性能的方向：i)選擇性能更高分解電位的電解液溶劑或合適的添加劑,減少電解液溶劑與強(qiáng)氧化性正極的反應(yīng),進(jìn)而減小高溫儲(chǔ)存過程中的厚度膨脹；ii)選擇合適的負(fù)極成膜添加劑或優(yōu)化生產(chǎn)過程中化成條件來增強(qiáng)負(fù)極表面SEI膜的穩(wěn)定性,減少不可逆容量損失。
[Abstract]:In order to improve the performance and service life of the lithium ion battery , it is found that the storage temperature , storage voltage and storage time of the lithium ion battery are the most important factors . In addition , the influence factors of the battery ' s performance and the service life of the battery are greatly influenced by the change of the storage temperature , the storage voltage and the storage time of the lithium ion battery . An electrochemical method such as Maccor off - current polarization has found that both RsEI and Rct of the positive and negative electrodes of the battery are obviously increased , and the amplitude of the positive electrode increases more than that of the negative electrode .

【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM912

【共引文獻(xiàn)】

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