【摘要】：鋰離子電池具備重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)、自放電系數(shù)小和環(huán)保等優(yōu)點,成為電子設(shè)備的首選能源,尤其是新能源汽車�！吨袊圃�2025重點領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展路線圖》一文中,對鋰電池做了明確的展望,到2025年鋰電池能量密度必須大于300Wh/kg,鋰電池已經(jīng)上升到了國家戰(zhàn)略研究層面,成為我國汽車行業(yè)彎道超車的關(guān)鍵�；墒卿囯x子電池生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序,通過化成將不帶電的正負(fù)極材料,進行充電活化,激活鋰電池內(nèi)部活性物質(zhì),使電池形成良好的SEI膜,提高電池的使用壽命,要做到這一點,必須有合適的化成設(shè)備,目前,國內(nèi)外化成設(shè)備普遍存在化成時電流小、化成溫度無法控制和在無壓力下化成等問題,針對這些問題,本文設(shè)計一種恒定化成溫度并用夾具加壓化成系統(tǒng),并對該系統(tǒng)生產(chǎn)的電池進行性能研究,本文工作主要如下:(1)首先,廣泛閱讀國內(nèi)外化成設(shè)備文獻,掌握各種化成設(shè)備的性能參數(shù),實地調(diào)研鋰電池制造企業(yè),充分了解國內(nèi)外的化成設(shè)備和化成工藝,總結(jié)國內(nèi)外電池化成設(shè)備和化成工藝的優(yōu)缺點以及鋰電池化成過程中普遍存在的一些問題。(2)文中提出恒定化成溫度與夾具壓力化成技術(shù),恒定化成溫度在一定水平,提升正極、負(fù)極和電解液等材料的活性,生成致密的SEI膜,大幅度降低電池內(nèi)阻,提高電池的安全性能和使用壽命。增加夾具加壓化成,縮短鋰電池正極、負(fù)極和隔離膜等材料之間的距離,減少鋰離子穿越的距離,提高化成電流,節(jié)省化成時間,提高生產(chǎn)效率,電池的外觀也變得更平整,厚度更薄,體積容量比也得到相應(yīng)提升。(3)實現(xiàn)下位機系統(tǒng)開發(fā),調(diào)查研究機械傳動、電氣傳動、液壓傳動、氣壓傳動等幾種較為廣泛的壓力傳動方式,確定采用氣缸傳動的壓力方式。接著確定氣缸參數(shù),先用頭腦風(fēng)暴法確定影響電池化成性能的各種因子,再用魚骨圖確定關(guān)鍵因子,最后采用DOE(design of experiment)實驗設(shè)計方法,對關(guān)鍵因子進行實驗驗證,獲得最優(yōu)的化成條件。(4)結(jié)合SQL Server數(shù)據(jù)庫,利用Visual Basic上位機編程工具,對上位機操作系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計,設(shè)計一款操作簡單,人機互動性強、運行穩(wěn)定的操作系統(tǒng)界面軟件,實現(xiàn)對下位機的化成監(jiān)控、過程控制、數(shù)據(jù)存儲、查詢與統(tǒng)計分析等功能。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP311.52;TM912
【圖文】：

圖 2.1 鋰離子電池原理圖：LiCoO2→ Li1-xCoO2+ xLi++ xe-（：C+ xLi++ xe-→ LixC （總反應(yīng)：LiCoO2+C → Li1-xCoO2+LixC （I 膜成首次充電過程中，電極材料與電解液在固液相面發(fā)生反應(yīng)，形成電極表面上的鈍化層，該鈍化層允許 Li+通過，不溶于有機溶劑，進一步侵蝕電極，這個鈍化層一般稱“固體電解質(zhì)面膜”，簡稱 SEI 極電極在電解液環(huán)境中更加穩(wěn)定地存在，大大提高了電池的循環(huán)性。EI 膜的成分膜厚度大約 100~120nm，主要由無機成分和有機成分兩部分組成。

圖 2.3 溶劑還原生產(chǎn)無機鹽有機產(chǎn)物主要是由溶劑發(fā)生單電子還原，生成烷基碳酸鋰，溶劑還原的中間產(chǎn)物-自由基，在反應(yīng)過程中可發(fā)生偶合、催化開環(huán)，形成復(fù)雜的烷基碳酸鋰、聚碳酸酯產(chǎn)物，如圖 2.4 所示。圖 2.4 溶劑還原生產(chǎn)有機鹽2.3.2 SEI 膜的結(jié)構(gòu)1. 隨 SEI 深度不同，SEI 膜具有不同的化學(xué)組成，有多種模型描述 SEI 不同

工程碩士學(xué)位論文溶劑（碳酸酯）的還原比較復(fù)雜，可發(fā)生單電子還原，生成烷基碳酸鋰，可發(fā)生多電子反應(yīng)生成簡單無機產(chǎn)物 Li2CO3，如圖 2.3 所示。圖 2.3 溶劑還原生產(chǎn)無機鹽有機產(chǎn)物主要是由溶劑發(fā)生單電子還原，生成烷基碳酸鋰，溶劑還原的產(chǎn)物-自由基，在反應(yīng)過程中可發(fā)生偶合、催化開環(huán)，形成復(fù)雜的烷基碳酸鋰碳酸酯產(chǎn)物，如圖 2.4 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2803332