汽车用动力锂电池研究

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1、汽车用动力锂电池研究杜小红，李凡群（浙江万向亿能动力电池有限公司，浙江杭卅I311215）摘要：采用三元材料（NCM）为正极活性物质，人造石墨与软碳为负极材料制成20Ah的锂离子铝壳电池，研究了电池的电化学性能，实验表明：单体电池的循环寿命达到2000次，容量保持率仍然在80%以上；低温一一20oC放出87.79%的容量，高温55°C放出100%的容量，表现了很好的高低温一陛能；以3C充电充入容量的80%。其中恒流充入整个容量的95%,5C放电放出设计容量的96o35%；倍率性能也有较好的表现。制备的三元体系汽车用动力锂电池，具冇较宽的使用温度范I韦I和较长的循环寿命，满足了汽车用

2、使用要求。关键词：三元材料；软碳：循环中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1002—087X（2014）07—1240—03Researchonpower1ithiumbatteryforelectriDUXiao—hong,L/Fan?qunSys(WangAl23Co>,Ltd.,HangzhouZ12t5,chfna)cathodeactilandsoftcarbonandgraphnodterluminumshed•Theetrochemicarywasstudi0%：i5oC,showing95%Ofwhichischargedwithconstantcurre

3、nt；the96.35%ofdesignedcapacityisdischbitsgoodrarformance.ThepreparedNCMpoweryforelecricvehic1egetemperaurerangeandlargedat5C：S0itexhitingtheusingres.Keywords：NCM：softcarbon；cycle目前动力蓄电池主要是磷酸铁锂、猛系和三元系电池为主，磷酸铁锂动力锂电池在功率、安全性等方面具有优异的特性（七），但随着研究的深入,磷酸铁锂离了电池在牛产工艺等技术方面还不够成熟，有很多难题需要进一步克服，在电池的一致性方面和需求差距

4、较大，虽然单体电池性能优异,但成组性能应用问题突岀，动力电池包能量密度、功率密度等参数达不到单体电池设计水平，使用寿命较单体电池缩短几倍甚至几十倍，导致系统维护和使用成本增加，能量密度和一致性的难题是制约磷酸铁锂离子蓄电池在电动车应用的瓶颈叫]。而猛材料体系LiNiu3Col/3Mnt/302“FeP0dLiM“204酸锂的高温性能等是制约其在电动汽车上发展的主耍瓶颈㈣，由于汽车的空间设计有限和行驶工况复杂if],对电池的能量密度、循环寿命、安全性能、功率密度具有较高的要求，三元材料在能量密度、功率密度、温度特性的优势使其在电动汽车的应用上具有广阔前景，唯一要解决的问题就是循环寿命

5、有待提高M,现在常规的三元材料循环性能可做到800次，本实验通过特殊工艺和特殊材料显著提高了三元材料的循环性能。各种材料的电池优缺点见表1。额定电压3.83.23.7倍率性能良好一般一般高低温性能良好低温性能差高温性能差能量密度/(Wh?k911701201001安全性能良好良好良好技术成熟度成熟成组性能良好差般不成熟成熟1实验以软碳和石墨的混合物作为阳极活性物质，三元材料(质量比1：1：1)为阴极活性物质，电解液为专用电解液，做成容量为20Ah,尺寸为85rDA-TIX极、隔膜、负极通过卷绕完成，再通过激光焊接封口完成。1・1电池的制作与测试1・1・1正极极片的制备173r1—1

6、/.i]x211/'1/11的铝壳电池，正正极活性物质是本实验的重点，正极材料采用技术规格嗾。为12.5斗m,比表面为02m2/g,压实密度可达到33g/m3,收稿日期：2013—12—11比容量为187mAh/g,同时具有CO系、Ni系和Mn系的优点：比容量高，循环性能好，热稳定性较好且对环境友好，制备作者简介：杜cP,E(1974——).女.山西省人，工程师，主要研究方向为锂离子电池。2014.7V01.38NO・71240万方数据条件相对温和，材料成本较低等。图1;电NCM的电子扫描电镜（sEM）图。2结果与分析2.1单体电池容量和交流内阻电池的容量达到了设计要求，以此容量作

7、为1c放电容量，且内阻也较低（表2）。1I1I项目容量/Ah交流内阻/mQ均差20352.0150594标准偏菱014极羞04600737000200质〜mg2.2电池直流内阻情况图3是单体电池在不同S0C下，10C电流10s脉冲充放电状态电池的直流内阻变化图。图1三元材料sEM将正极材料各组分按照比例NCM：PVDF：VGCF：SUPER.p=-89：4:1:6混合制浆，然后涂布在20Ixm铝箔上制成极片，其中NCM（质量比1：1:1）为韩国产、在正极片中加入碳纳米