lifepo4正极制备工艺及其性能的研究

《lifepo4正极制备工艺及其性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工学硕士学位论文LiFePO4正极制备工艺及其性能的研究孙迎超哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TM912.9国际图书分类号：541.136工学硕士学位论文LiFePO4正极制备工艺及其性能的研究硕士研究生：孙迎超导师：尹鸽平教授申请学位：工学硕士学科、专业：化学工程与技术所在单位：应用化学系答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM912.9U.D.C.:541.136DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFPREPAR

2、ATIONANDPERFORMANCEFORLiFePO4CATHODECandidate：SunYingchaoSupervisor：Prof.YinGepingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation:DepartmentofAppliedChemistryDateofDefence：Jul,2007Degree-Conferring-Institution：HarbinInstitut

3、eofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要LiFePO4正极材料结构稳定，资源丰富，价格低廉，无毒对环境友好，已经成为当前锂离子电池领域的研究热点。本文研究了LiFePO4正极的制备工艺以及以其为正极的锂离子电池在高温储存和循环过程中性能衰减的原因，同时还研究了充电电流对电池高倍率放电性能的影响以及电池在不同循环状况和不同使用条件下对滥用容忍的程度。本文还对电池发生安全性问题的主要原因进行了分析。研究了磷酸亚铁锂正极的制作工艺，并对其进行了优化。不同厂家的磷酸亚铁锂正极材料的对比研究表明，材料的粒径、比表面积和均匀程度对正极

4、浆料的固化含量及分散的均匀程度都对电池的电化学性能有明显的影响。结合电池的循环特性及内阻测试表明：粒径D50为4μm、比表面积为220m/g、粒径均匀的磷酸亚铁锂材料具有较好电化学性能。配料时，PVDF溶液的浓度为30%时可以充分润湿LiFePO4正极材料和导电剂，且PVDF不发生结晶，前期慢速搅拌温度控制在约35~40℃之间有利于PVDF充分溶解和浆料的分散，后期真空静置可以提高浆料的粘度，并给出了搅拌的工艺流程图。对高功率配方优化的结果表明，最优配方为83:10:7(LiFePO4:导电剂:PVDFmass%)。研究了拉浆速度、刀口高度对

5、极片活性物质载量的影响，找到了两者之间的规律。极片的压实密度对电池放电特性的影响较大，在容量一定时，极片采用薄型设计可以降低压实密度，放电性能优越。研究了两种电解液对电池电化学性能的影响，采用磷酸亚铁锂锂离子电池专用电解液的电池循环稳定性较好。研究开发了磷酸亚铁锂离子电池的化成工艺，并给出了化成制度。研究了200只350mAh钢壳结构的LiFePO4/MCMB锂离子电池的室温循环性能和高温存储及循环过程中性能衰退的机理。常温循环460次后电池的容量保持率为91%，内阻从41.97mΩ上升到44.54mΩ，相对于初始内阻增加了6.1%。高温搁置

6、和循环后电池性能衰减，尤其在70和80℃循环时，电池内阻迅速增加，容量严重减小。结合ICP、SEM和内阻测试等结果表明：随着循环次数的增加和循环过程中温度的上升，电解液中微量的LiFePO4材料被溶解，而且溶解的Fe元素有可能在负极被还原成金属Fe，而金属Fe对SEI膜的生成有催化作用，使负极表面SEI膜增厚，从而造成电池内阻增大及搁置和循环过程中容量损失。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文初步探索了LiFePO4/MCMB锂离子电池在循环过程中耐滥用能力的变化和其起因。在实验循环范围内，循环对机械滥用的安全性影响很小，对电、热滥用的安全性

7、影响明显。对过充电、短路和热箱实验，在实验循环范围内电池都是安全的，但是随循环的增加引起不安全的可能性增大。本文还对引起电池不安全的因素作了详细的分析。关键词锂离子电池；制作工艺；高温搁置；循环；安全性-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLiFePO4isanstableolivine-typestructure,lowcost,richresourceandenvironmentfriendlymaterial,soithasattractedsignificantinterestasacathodematerialfor

8、Li-ionbatteries.Inthispaper,ourinvestigationswerefocusedonthetechnicsofpreparation