LiFePO4鋰離子電池滿電荷存儲壽命的研究.pdf

1、鋰離子電池被認為是電動汽車和軍用裝備的理想電源。LiFePO4正極材料作為一種具有充放電循環(huán)性能優(yōu)異、高安全性等優(yōu)點的正極材料，在民用和軍用設(shè)備電池上具有廣泛的應(yīng)用前景。而在電池存儲和使用的過程中，電池的壽命對其應(yīng)用范圍具有關(guān)鍵性的影響，尤其在軍用設(shè)備上，電池的存儲壽命是限制其使用的決定性因素。針對這一問題，本文主要研究以LiFePO4為正極材料的電池在滿電荷狀態(tài)下的存儲壽命，討論了電池存儲老化的機理，并對電池進行相應(yīng)的延壽改性。

2、>　　本文首先對電池的存儲老化的機理進行探討，初步建立基于老化機理的數(shù)學(xué)模型，然后通過以LiFePO4為正極材料的商品A-XXX電池進行滿電荷存儲實驗，對老化模型進行實驗驗證，預(yù)測電池的存儲壽命。并對自制的以一次使用為目標的LiFePO4富鋰電池進行存儲實驗，預(yù)測電池的壽命，同時，通過添加電解液添加劑，延長電池的存儲壽命。根據(jù)對電池老化過程的理論分析，將電池的容量衰減同電池的負極Li損失聯(lián)系起來。在假設(shè)：（1）電池在實驗過程中老化機理相

3、同，且負極的Li損失的主要反應(yīng)為負極LixC（或者金屬Li）反應(yīng)生成Li+。（2）該反應(yīng)是一個緩慢的反應(yīng)，其反應(yīng)速率可看成僅與Li+有關(guān)的n級反應(yīng)。（3）損失的Li與容量衰減量滿足電池恒流放電的反應(yīng)式。根據(jù)這三個假設(shè)得出電池的容量損失與存儲時間和溫度滿足關(guān)系式：Q=exp(A1-B1/T)×tρ，建立電池容量損失與存儲時間和溫度的模型A-XXX二次電池在存儲過程中，電池的正負極材料的晶體結(jié)構(gòu)基本不變。阻抗研究表明，電池的阻抗變化主要由于

4、負極的SEI膜的變化。通過建立的模型，分析A-XXX二次電池的平均壽命約在3.5年。LiFePO4富鋰電池的結(jié)構(gòu)與 A-XXX二次電池不同，LiFePO4富鋰電池充電后在負極的表面形成了一層金屬 Li。在存儲過程中時，電池容量損失的主要原因為電池負極金屬 Li的不斷損失。由于一次電池未經(jīng)過充放電循環(huán)活化，電池的SEI膜形成不完整，使得電池在存儲時電池的阻抗變化分為快速穩(wěn)定和緩慢增長兩個過程。通過模型推算，預(yù)測電池的壽命平均壽命約在2.4