LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 摻混LiFe 0.2 Mn 0.8 PO 4 電池安全性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-04-14 13:58
研究了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）中混摻LiFe0.5Mn0.8PO4（LFMP）的材料熱穩(wěn)定性及其電池安全性能,并對(duì)電池基礎(chǔ)電性能進(jìn)行了驗(yàn)證。采用差示掃描量熱法（DSC）和加速量熱法（ARC）對(duì)混摻正極材料（NCM523/LFMP）以及電池的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試,結(jié)果表明,NCM523/LFMP材料的放熱溫度比NCM523延后了50℃,同時(shí),ARC測(cè)試結(jié)果顯示NCM523/LFMP在SOC（荷電狀態(tài)）為100%時(shí)的起始放熱溫度與NCM523材料在SOC為77%時(shí)的起始放熱溫度相似。LFMP的摻入提升了NCM523的放電平臺(tái),LFMP摻入前后,電池的倍率性能無明顯變化,LFMP摻混前后,電池循環(huán)500次后容量保持率均大于80%。橄欖石結(jié)構(gòu)的LFMP具有較高的熱穩(wěn)定性,可以減緩NCM523的熱擴(kuò)散,從而提高材料熱穩(wěn)定性,同時(shí)減少三元材料與鋁箔的接觸面積,提升了電池的安全性能。
【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(11)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
圖１?ＬＦＭＰ的ＸＲＤ測(cè)試結(jié)果與ＬＦＭＰ扣式電池不同循環(huán)??次數(shù)的ＣＶ?（０．５?ｍＶ／ｓ）曲線??的，存在區(qū)域性富集現(xiàn)象
Ｍ５２３和ＬＦＭＰ材料中??均含有Ｍｎ元素，Ｐ元素存在于ＬＦＭＰ材料中，圖中Ｐ元素的??信號(hào)出現(xiàn)在Ｃｏ周圍，說明ＮＣＭ５２３顆粒被ＬＦＭＰ顆粒所包??圍；圖２（ｆ）為Ｍｎ、Ｃｏ、Ｐ元素的合成圖，圖２（ｄ）？２（ｅ）中Ｃｏ和Ｐ??元素的分布表明了?ＮＣＭ５２３和ＬＦＭＰ的分布，綜上所述，??ＮＣＭ５２３與ＬＦＭＰ混合后分布均勻，且ＬＦＭＰ材料可以起到??分隔ＮＣＭ５２３材料的作用。??２．２電化學(xué)性能??通過扣式電池充放電測(cè)試考察了?ＬＦＭＰ和ＮＣＭ５２３材料??的電化學(xué)性能，如圖３（ａ）所示，ＬＦＭＰ材料在３．５和４．１?Ｖ左右??出現(xiàn)２個(gè)電壓平臺(tái)，這兩個(gè)平臺(tái)分別代表了?ＦｅＷＦｅ３＂和??氧化還原；ＬＦＭＰ材料在３．５?Ｖ的充放電電壓平臺(tái)低??于ＮＣＭ５２３材料，而ＬＦＭＰ材料在４．１?Ｖ左右的充放電電壓??平臺(tái)明顯高于ＮＣＭ５２３材料。圖３（ｂ）為ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料??２?５００??２?０００??１５００??Ｕ１０００??５００??０??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??２沒／（。）??（ａ）ＬＦＭＰ的ＸＲＤ測(cè)試結(jié)果??（ａ）ＮＣＭ５２３與ＬＦＭＰ扣式電池充放電曲線??－標(biāo)準(zhǔn)ＬＦＭＰ??．■９」１１?ｌｉｉｉｊ?■?ｕｌｔｉｉ?．廠山?ｉｕｉ」．??２０２０．１１?Ｖｏｌ．４４?Ｎｏ．?１１??１５７０??
及??ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ電池循環(huán)測(cè)試曲線??１５０?２００?２５０?３００?３５０?４００??ｔ／°Ｃ??（ｂ）ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料在１００％荷電狀態(tài)下的??ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果??圖６?ＮＣＭ５２３在不同荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果以及ＮＣＭ５２３??和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料在１００％荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果??１５０?２００?２５０?３００?３５０?４００??ｔｒｃ??（ａ）ＮＣＭ５２３在不同荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果??池內(nèi)阻差異。圖５是ＮＣＭ５２３和摻混正極ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ電??池１００％荷電狀態(tài)（ＳＯＣ）下的ＥＩＳ測(cè)試結(jié)果。圖５中的電路圖??是１８６５０電池的模擬電路。ＥＩＳ測(cè)試及模擬結(jié)果表明，摻混正??極ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ的電化學(xué)阻抗較ＮＣＭ５２３增加了?１１?ｍＯｏ??摻混正極阻抗的增加可以推斷是由高比表面積的ＬＦＭＰ（橄欖??石晶體結(jié)構(gòu)，具有準(zhǔn)一維的鋰離子傳遞通道）的摻入造成的。??０．０２０??０．０１５??ｏ．ｏｉｏ??０．００５??０．０００??０．０４?０．０５?０．０６?０．０７?０．０８?０．０９??ｚｊｏ．??圖５?ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ電池１００％荷電狀態(tài)下??的ＥＩＳ測(cè)試結(jié)果??２．３材料熱穩(wěn)定性??使用ＤＳＣ表征ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料的熱穩(wěn)??定性。圖６（ａ）是ＮＣＭ５２３在不同荷電狀態(tài)（７７％、８５％、９２％和??１００％）下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果，圖６（ｂ）是ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／??ＬＦＭＰ材料在１００％荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果。在圖６中，??２００？３７５?＇Ｃ溫度區(qū)域?qū)?yīng)
本文編號(hào)：3137443
【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(11)北大核心
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【部分圖文】：
圖１?ＬＦＭＰ的ＸＲＤ測(cè)試結(jié)果與ＬＦＭＰ扣式電池不同循環(huán)??次數(shù)的ＣＶ?（０．５?ｍＶ／ｓ）曲線??的，存在區(qū)域性富集現(xiàn)象
Ｍ５２３和ＬＦＭＰ材料中??均含有Ｍｎ元素，Ｐ元素存在于ＬＦＭＰ材料中，圖中Ｐ元素的??信號(hào)出現(xiàn)在Ｃｏ周圍，說明ＮＣＭ５２３顆粒被ＬＦＭＰ顆粒所包??圍；圖２（ｆ）為Ｍｎ、Ｃｏ、Ｐ元素的合成圖，圖２（ｄ）？２（ｅ）中Ｃｏ和Ｐ??元素的分布表明了?ＮＣＭ５２３和ＬＦＭＰ的分布，綜上所述，??ＮＣＭ５２３與ＬＦＭＰ混合后分布均勻，且ＬＦＭＰ材料可以起到??分隔ＮＣＭ５２３材料的作用。??２．２電化學(xué)性能??通過扣式電池充放電測(cè)試考察了?ＬＦＭＰ和ＮＣＭ５２３材料??的電化學(xué)性能，如圖３（ａ）所示，ＬＦＭＰ材料在３．５和４．１?Ｖ左右??出現(xiàn)２個(gè)電壓平臺(tái)，這兩個(gè)平臺(tái)分別代表了?ＦｅＷＦｅ３＂和??氧化還原；ＬＦＭＰ材料在３．５?Ｖ的充放電電壓平臺(tái)低??于ＮＣＭ５２３材料，而ＬＦＭＰ材料在４．１?Ｖ左右的充放電電壓??平臺(tái)明顯高于ＮＣＭ５２３材料。圖３（ｂ）為ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料??２?５００??２?０００??１５００??Ｕ１０００??５００??０??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??２沒／（。）??（ａ）ＬＦＭＰ的ＸＲＤ測(cè)試結(jié)果??（ａ）ＮＣＭ５２３與ＬＦＭＰ扣式電池充放電曲線??－標(biāo)準(zhǔn)ＬＦＭＰ??．■９」１１?ｌｉｉｉｊ?■?ｕｌｔｉｉ?．廠山?ｉｕｉ」．??２０２０．１１?Ｖｏｌ．４４?Ｎｏ．?１１??１５７０??
及??ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ電池循環(huán)測(cè)試曲線??１５０?２００?２５０?３００?３５０?４００??ｔ／°Ｃ??（ｂ）ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料在１００％荷電狀態(tài)下的??ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果??圖６?ＮＣＭ５２３在不同荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果以及ＮＣＭ５２３??和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料在１００％荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果??１５０?２００?２５０?３００?３５０?４００??ｔｒｃ??（ａ）ＮＣＭ５２３在不同荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果??池內(nèi)阻差異。圖５是ＮＣＭ５２３和摻混正極ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ電??池１００％荷電狀態(tài)（ＳＯＣ）下的ＥＩＳ測(cè)試結(jié)果。圖５中的電路圖??是１８６５０電池的模擬電路。ＥＩＳ測(cè)試及模擬結(jié)果表明，摻混正??極ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ的電化學(xué)阻抗較ＮＣＭ５２３增加了?１１?ｍＯｏ??摻混正極阻抗的增加可以推斷是由高比表面積的ＬＦＭＰ（橄欖??石晶體結(jié)構(gòu)，具有準(zhǔn)一維的鋰離子傳遞通道）的摻入造成的。??０．０２０??０．０１５??ｏ．ｏｉｏ??０．００５??０．０００??０．０４?０．０５?０．０６?０．０７?０．０８?０．０９??ｚｊｏ．??圖５?ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ電池１００％荷電狀態(tài)下??的ＥＩＳ測(cè)試結(jié)果??２．３材料熱穩(wěn)定性??使用ＤＳＣ表征ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／ＬＦＭＰ材料的熱穩(wěn)??定性。圖６（ａ）是ＮＣＭ５２３在不同荷電狀態(tài)（７７％、８５％、９２％和??１００％）下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果，圖６（ｂ）是ＮＣＭ５２３和ＮＣＭ５２３／??ＬＦＭＰ材料在１００％荷電狀態(tài)下的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果。在圖６中，??２００？３７５?＇Ｃ溫度區(qū)域?qū)?yīng)
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