電容炭對鋰離子電池倍率性能的影響.pdf

1、磷酸鐵鋰材料(LFP)因其具備突出的安全性，LiNi1-x-yCoxAlyO2(NCA)體系三元正極材料因其比容量較高，并且具有優(yōu)異的循環(huán)性能和比較低廉的價格，已成為了電動汽車動力電源的研究熱點。然而，目前的磷酸鐵鋰動力電池和三元材料動力鋰電池仍存在充電速度較慢，大倍率條件下活性物質(zhì)利用率較低等問題。
　　本課題通過在LFP和NCA正極材料、石墨負(fù)極材料中添加電容炭，提高磷酸鐵鋰電池和三元材料鋰離子電池在高倍率下的性能。
　

2、　利用直接混合的方法制備了LiFePO4/電容炭復(fù)合電極，研究了電容炭對磷酸鐵鋰電池倍率性能的影響。當(dāng)添加5％機械磨電容炭時，電池的倍率性能最佳：在以5C、10C和20C倍率進行快充快放時，其充電比容量均可以達(dá)到160mAh/g，恒流段時間分別為10min、6min、2min，放電比容量分別可以高達(dá)160mAh/g、120mAh/g、80mAh/g；此外，在以90C、100C進行放電時，其放電時間分別為18s和12s；通過EIS和CV分

3、析，此時電池內(nèi)部的阻抗最小，其氧化-還原峰的峰電位差較小、峰值電流較大，體現(xiàn)了較好的反應(yīng)動力學(xué)活性和可逆性。
　　通過直接混合的方法合成了NCA三元材料/電容炭復(fù)合電極，探究了電容炭對三元鋰電池倍率性能的影響。當(dāng)添加5%人工磨電容炭時，其倍率效果最優(yōu)：在以5C、10C和20C倍率進行快充快放時，其恒流段時間分別為8min、4min、2min，放電比容量分別可以高達(dá)140mAh/g、134mAh/g、120mAh/g；此外，在以90

4、C、100C進行放電時，其放電時間分別為17s和11s；通過EIS和CV分析，添加電容炭后電池的電荷阻抗減小，在3.8V/4.0V的峰位，其峰值電位偏差小，在4.15V/4.15V的峰位，其對應(yīng)的峰值電流大；活性物質(zhì)為2.88mg的電池，以5C、10C、20C進行快充快放，放電比容量分別為110mAh/g、100mAh/g、90mAh/g。
　　選取最佳配比5%人工磨電容炭/NCA三元復(fù)合電極作正極，分別以5%磨前電容炭/石墨復(fù)合

5、電極、5%人工磨電容炭/石墨復(fù)合電極、5%機械磨電容炭/石墨復(fù)合電極作負(fù)極，組裝全電池，研究電容炭對石墨性能的影響發(fā)現(xiàn)：當(dāng)充放電的倍率由5C、10C、20C逐漸增大時，5%機械磨電容炭/石墨、5%磨前電容炭/石墨、5%人工磨電容炭/石墨三種復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能優(yōu)勢逐漸得到體現(xiàn)，在以20C進行充放電時，與空白電池相比，它們的充電比容量分別為70mAh/g、50mAh/g、40mAh/g、30mAh/g，表明了添加電容炭有利于大倍率充放