本文關鍵詞：鈷酸鋰正極中添加磷酸鐵鋰改善電池過放性能研究

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【摘要】：鈷酸鋰電池具有良好的電化學性能和儲能特性,成為一些便攜電子設備的電源首選。對于鈷酸鋰電池存在的安全問題,已經有大量工作致力于為電池的過充電提供保護。另外,鈷酸鋰電池還存在過放電失效問題,目前普遍采用控制電路限制其過放電,但在某些場合不適用。因此,允許鈷酸鋰電池過放電,并防止其過放失效,是當前亟待解決的問題。本論文主要研究了過放電對鈷酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池性能的影響及原因;首次提出在鈷酸鋰正極中添加適量的磷酸鐵鋰以改善鈷酸鋰電池的耐過放性能;研究了磷酸鐵鋰添加的方式及添加量對鈷酸鋰電池耐過放性能的影響。三電極體系研究表明,鈷酸鋰電池過放電到0 V時,負極電勢上升到3.4 V(vs.Li+/Li),會發(fā)生銅箔溶解和活性物質脫落,導致電池失效;而磷酸鐵鋰電池過放電到0 V,負極不發(fā)生箔溶解和活性物質脫落。研究發(fā)現,采用鈷酸鋰正極和磷酸鐵鋰正極拼接方式與石墨負極組裝的全電池,三次小電流過放電到0 V的容量保持率約95%,全電池的電化學性能得到了明顯的改善;和膏過程中在鈷酸鋰正極漿料中添加12%的磷酸鐵鋰做成混合正極,并與石墨負極組裝成全電池,一次過放電到0 V的容量保持率94%,三次過放后容量保持率只有70%,衰減比較嚴重;在商用鈷酸鋰極片上涂覆磷酸鐵鋰漿料,制備含有不同磷酸鐵鋰含量的混合正極極片,磷酸鐵鋰9.7%的效果比較好,三次過放電到0 V的容量保持率約95%,五次過放90%,表現出了較好的耐過放性能。電池過放電到0 V后擱置試驗發(fā)現,拼接混合正極-石墨電池和涂覆混合正極-石墨電池,雖然在小電流過放電到0 V過程中沒有銅箔氧化腐蝕發(fā)生,但是,電池在0 V的狀態(tài)下擱置7周之后,電池基本失效。可見,0 V狀態(tài)下擱置較長時間,電池的電化學性能衰減十分嚴重。在石墨負極敷適量的鋰粉之后制備的電池,小電流過放電到0 V后較長時間的擱置,對電池的電化學性能影響較小。但是,負極鋰粉量較多時,電池的電壓不易放電至0 V,所以關于敷鋰粉的量還需要進一步的實驗和研究。
【關鍵詞】：鈷酸鋰 磷酸鐵鋰 過放電 鋰離子電池
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 課題背景及研究的目的意義9
• 1.2 LiCoO_2 正極材料高電壓循環(huán)性能研究現狀9-14
• 1.2.1 在LiCoO_2 材料表面進行包覆改性10-12
• 1.2.2 在LiCoO_2 電池電解液中加入添加劑12-14
• 1.3 鋰離子電池過放電失效國內外研究現狀14-21
• 1.3.1 放電電壓過低對鋰離子電池產生的影響14-16
• 1.3.2 電解液添加劑對電池抗過放性能的改善16-18
• 1.3.3 正極材料添加劑對電池抗過放性能的改善18-20
• 1.3.4 改變負極集流體對電池抗過放性能進行改善20-21
• 1.4 本課題的主要研究內容21-23
• 第2章 實驗材料與方法23-28
• 2.1 實驗藥品及材料23-24
• 2.2 實驗儀器設備24
• 2.3 電池極片的制備及鋰離子全電池的裝配方法24-26
• 2.3.1 正負極極片的制備24-25
• 2.3.2 拼接混合正極極片的制備25
• 2.3.3 涂覆混合正極極片的制備25
• 2.3.4 電池的裝配25
• 2.3.5 三電極電池模具的裝配25
• 2.3.6 過放電工步的設置25-26
• 2.4 分析測試手段26-28
• 2.4.1 恒流充放電測試26
• 2.4.2 循環(huán)伏安測試26
• 2.4.3 電化學交流阻抗測試26
• 2.4.4 電子顯微鏡表征26-28
• 第3章 過放電對鈷酸鋰電池的性能影響及其改善28-52
• 3.1 正負極活性物質容量配比對鈷酸鋰電池性能的影響28-29
• 3.2 過放電對LCO和LFP全電池的性能影響及原因分析29-34
• 3.2.1 LCO全電池和LFP全電池的三電極測試29-31
• 3.2.2 過放電對電池極片活性物質和集流體之間結合力的影響31-32
• 3.2.3 過放電對電池極片活性物質微觀形貌的影響32-34
• 3.3 在LCO正極中添加LFP對LCO電池過放性能的改善34-50
• 3.3.1 拼接混合正極對LCO電池過放性能的改善34-44
• 3.3.2 和膏時添加不同百分含量LFP對LCO電池過放性能的改善44-46
• 3.3.3 在商用LCO正極片上涂覆LFP對電池過放性能的改善46-50
• 3.4 本章小結50-52
• 第4章 在 0V狀態(tài)下擱置對電池性能的影響52-71
• 4.1 過放電之后的擱置對鈷酸鋰電池性能的影響52-56
• 4.1.1 過放電之后的擱置對鈷酸鋰電池電化學性能的影響52-55
• 4.1.2 過放電之后的擱置對鈷酸鋰電池負極石墨形貌的影響55-56
• 4.2 過放電之后的擱置對磷酸鐵鋰電池性能的影響56-58
• 4.3 過放電之后的擱置對拼接混合正極-石墨全電池的性能影響58-61
• 4.4 過放電之后的擱置對涂覆混合正極-石墨全電池的性能影響61-63
• 4.5 石墨負極敷鋰粉對電池耐擱置性能的改善63-69
• 4.5.1 拼接混合正極-石墨電池負極敷鋰粉對電池耐擱置性能的改善63-65
• 4.5.2 涂覆混合正極-石墨電池負極敷鋰粉對電池耐擱置性能的改善65-69
• 4.6 本章小結69-71
• 結論71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果76-78
• 致謝78

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 余仲寶;胡俊偉;初旭光;劉慶國;;過放電對MCMB-LiCoO_2電池性能的影響[J];電池工業(yè);2006年04期

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本文編號：955693