采用高密度NCA材料,通過(guò)正極材料的選型優(yōu)化,電極面密度、隔膜、電解液等重要電化學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化,成功制備2.852 Ah的18650電池,比能量達(dá)到252 Wh/kg。電池具有良好的倍率性能與循環(huán)壽命:1 C倍率的容量保持率大于99%;地面模擬LEO軌道循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)2年,并通過(guò)了《GJB6789-2009空間用鋰離子蓄電池通用規(guī)范》規(guī)定的環(huán)境適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)。研制的高比能長(zhǎng)壽命鋰離子電池可應(yīng)用于商業(yè)航天等微系統(tǒng)衛(wèi)星電源系統(tǒng),滿足商業(yè)航天發(fā)展對(duì)航天器產(chǎn)品提出的輕小型、低功耗、高可靠的要求。 

【文章來(lái)源】：電源技術(shù). 2020,44(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

圖２?不同電解液電池循環(huán)測(cè)試曲線??從加速循環(huán)壽命測(cè)試可知，３＃電解液表現(xiàn)出更好的循環(huán)??穩(wěn)定性，加速循環(huán)壽命測(cè)試５００次時(shí)，容量保持率為９３．６％

７．５??９９．３??９９．１??０．５?００．５?Ｃ１００％５００?周容量保持率／％??Ｂ５．２??９２．１??９１．４??從表１的數(shù)據(jù)可以看出￥三種高密度ＮＣＡ材料中，綜合??比容量發(fā)揮、循環(huán)壽命兩方面的因素，材料３＃更適合作為高??比能長(zhǎng)壽命鋰離子電池的正極材料。??２．２電化學(xué)參數(shù)的優(yōu)化??２．２．１電極面密度的優(yōu)化??對(duì)Ａ、Ｂ兩種面密度電池進(jìn)行倍率與循環(huán)壽命的對(duì)比，優(yōu)??化電池的面密度設(shè)計(jì)參數(shù)。Ａ、Ｂ兩種電池的倍率測(cè)試結(jié)果見(jiàn)??表２。Ａ、Ｂ兩種電池的加速壽命測(cè)試曲線見(jiàn)圖１。??表２?電池的倍率放電數(shù)據(jù)??０?２００?４００?６００?８００?１０００??循環(huán)次數(shù)??圖１?Ａ、Ｂ兩種面密度電池循環(huán)測(cè)試曲線??從表２倍率測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，Ａ、Ｂ兩種面密度設(shè)計(jì)的??電池在０．５?Ｃ、１?Ｃ倍率條件下沒(méi)有差異。從圖１的循環(huán)曲線??看，在循環(huán)到６００次時(shí)，電池Ａ的容量保持率為９１．５％，電池??Ｂ的容量保持率為８９．５％，低面密度Ａ具有更好的循環(huán)性能，??但兩種面密度電池的循環(huán)衰降趨勢(shì)基本相同。目前低軌衛(wèi)星??的放電倍率一般在１?Ｃ以下，所以對(duì)于高比能電池，在保證電??池性能的前提下，選擇高面密度的電極設(shè)計(jì)ｐ??２．２．２隔膜的優(yōu)化??對(duì)實(shí)驗(yàn)電池進(jìn)行電性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表３。??表３?不同隔膜電性能測(cè)試數(shù)據(jù)??材料??Ｔ??Ｐ??０＿２Ｃ?容量／Ａｈ??２．５２１??２．５２４??０．２?Ｃ?比能量／（Ｗｌｒｋｇ—１）??２２３??２３６??０．２Ｃ／１?Ｃ容量保持率／％??９９．１??９９．３??０．５?Ｃ／０．５?Ｃ?１００％ＺＸ？ｉ），５００?次容量保持率／％??９４．１??９１．２??從表

為１．４ｘ?ｌ（Ｔ？＞￣２．１ｘ??ｌＯｉＰａ＇ｍＶｓ，漏氣率均小于ｌｘ?ｌ〇－７ｐａ．ｍｙｓ，檢測(cè)結(jié)果滿足要??求。??參照《ＧＪＢ６７８９－２００９空間用鋰離子蓄電池通用規(guī)范》對(duì)??研制的電池進(jìn)行穩(wěn)態(tài)加速、隨機(jī)振動(dòng)、正弦振蕩、沖擊及熱真??空實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電池的電流及電壓均未發(fā)生突變，且實(shí)驗(yàn)??完成后電池?zé)o任何機(jī)械損傷，檢測(cè)結(jié)果滿足要求，本文不再展??示放電曲線。??參照《ＧＪＢ６７８９－２００９空間用鋰離子蓄電池通用規(guī)范》對(duì)??研制的電池按照表５測(cè)試條件進(jìn)行熱真空實(shí)驗(yàn)，圖４為電池??在熱真空循環(huán)過(guò)程中首次低溫放電曲線與末次高溫充電曲??線。??表５?熱真空實(shí)驗(yàn)條件??項(xiàng)目??要求??壓力／Ｐａ??１．３ｘｌ〇＿３??最高溫度／ｔ：??４５?士?３??最低溫度／°ｃ??－１０±３??循環(huán)次數(shù)??３??極端溫度停留時(shí)間／ｈ??４??３．０????０?１０００?２?０００?３?０００?４?０００??掃描時(shí)間／ｓ??圖４?熱真空首次低溫放電曲線與末次高溫充電曲線??如圖４所示電池在熱真空實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，充放電正常，實(shí)驗(yàn)??后，蓄電池?zé)o變形、無(wú)開(kāi)裂、無(wú)漏液。滿足空間環(huán)境適應(yīng)性要??求。??３結(jié)論??通過(guò)對(duì)正極材料的選型優(yōu)化，電極面密度、隔膜、電解液??等重要電化學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，電池密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，制備了??ＮＣＡ體系２．８５２?Ａｈ?１８６５０電池，電池比能量達(dá)到２５２?Ｗｈ／ｋｇ，??１Ｃ倍率放電容量保持率為９９．１％，地面模擬ＬＥＯ軌道壽命??長(zhǎng)達(dá)２年以上，并且通過(guò)了《ＧＪＢ６７８９－２００９空間用鋰離子蓄??電池通用規(guī)范》的環(huán)境適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)，可應(yīng)用于微小衛(wèi)星電源系??統(tǒng)，滿足商業(yè)航


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