锂离子电池大电流放电影响因素的研究

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1、锂离子电池大电流放电的影响因素研究摘要锂离子电池作为一种新型清洁、可再生的二次能源，具有工作电压高、能量密度大、质量轻等优点，在手机、笔记本电脑、蓝牙耳机、MP3、数码相机等领域都得到了广泛应用。但是由于锂离子电池高倍率放电性能较差，限制了它在小型高功率电池领域的应用，目前这一领域主要被镍镉和镍氢电池所占据。为了提高锂离子电池的大电流放电能力，本文以18650圆柱锂离子电池为研究对象，从电池材料、电池设计等方面进行研究。采用恒流一恒压充放电、交流阻抗图谱等电化学测试技术对电池的大电流放电性能、循环性能、电极阻抗等电化学性能进

2、行了分析。采用了扫描电镜(SEM)对隔膜进行表征。不同正极材料由于晶体结构、扩散系数、电子电导率不同，其对电池大电流放电性能影响也不同。扩散系数和电子电导率低的LiFeP04正极材料大电流放电性能不如其他正极材料。颗粒度小的正极材料更利于锂离子在其中的嵌入。大电流放电性能要比颗粒度相对大的材料要好。通过比较不同隔膜装配的电池的倍率放电性能发现：在结构和孔隙率等参数相同的条件下，隔膜厚度对锂离子电池大电流放电影响不大。而厚度相同，结构和孔隙率不同的隔膜，在大电流放电时性能差别比较大。孔隙率小的隔膜对锂离子的迁移的阻碍作用大，在

3、大电流放电下易造成极化作用，产生比较明显的极化峰。在锂离子电池高倍率放电下产生的温度会对隔膜的性能大电流放电产生影响。通过极片模拟电路分析得出：当集流体电阻的影响不能忽视时，电流密度会相对集中分布在正、负极集流体引出线附近的电极表面上。合理设计的极耳引出方式，其电池的大电流放电性能得到明显提升。交流阻抗测试发现：电池在化成前正极和负极的电荷传递阻抗相差不大。根据正极和负极低频阻抗Z坨和fO’1尼的关系，对所得数据进行线性拟合，求得正极活性物质和负极活性物质的离子扩散系数分别为8．84X10以oem2／s，6．24X10"10

4、cm2／s。交流阻抗分析结果表明，负极表面在化成过程中形成稳定的SEI膜。随着循环次数的增加，负极电荷传递阻抗也不断增大，正极电荷传递阻抗变化不大。电池容量随着循环次数增加而减少。关键词：锂离子电池；大电流放电；电池设计；交流阻抗II硕士学位论文AbstractLithiumsecondarybatteriesarethenewtypesofcleanlinessandrecyclableenergysource．Theyhavehi曲voltageandhighenergydensity．Recentlytheyarewi

5、delyusedindigitalproducts，e．g，mobilephone，notebook，Bluetoothheadset，MP3，digitalcamera,eta1．butitslowrateofdischargeabilitymakesitcannotcompetewithNi．MHandNi．Cdbatteriesatthelittle—capacityhighpowerbatterymarket．Inordertoimprovethelithium．ionbatterieshighcurrentdisc

6、hargecapacity,thearticletook18650cylindricallithium．ionbakeriesforthestudyfromthebatterymaterials．batterydesigninareassuchasresearch．111eelectrochemicalpropertiesoflithium—ionbaRedesweretestedbytheelectrochemicalimpedancespectra(EIS)，etc．Scanningelectronmicroscopy(

7、SEM)wasusedtocharacterizetheseparators·Lowdiffusioncoefficientandconductivityofcathodematerialwillimpactthehighdischargeabilityofthebattery．Andthesmallergrainessofthematerialhasmoreexcellenthighdischargeability．Bycomparingdifferentseparatorsfabricatedbatterydischar

8、geratebefound：thestructureandparameterssuchasporosityunderthesameconditions，onlythethicknessdifferenthaslittleeffectonthedischargecurrent．Andthes