軟炭負(fù)極在鋰離子動力電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、在電動汽車領(lǐng)域，汽車電池的能量回收對應(yīng)于電池具有良好的充電倍率性能。而決定鋰離子電池倍率充電性能的是負(fù)極材料。鋰離子負(fù)極材料主要有石墨，軟炭和硬炭。石墨材料是市場應(yīng)用最多的負(fù)極材料，d002在0.3330～0.3370nm，較高的容量和效率，但是在大倍率充電性能差，安全性低。硬炭材料主要是指難石墨化的碳，d002在0.3700～0.400nm，倍率性能和低溫性能較好，但是材料成本高，工藝要求無水無氧環(huán)境，整體的生產(chǎn)成本高。軟炭材料主要指

2、易石墨化碳，d002在0.342～0.347nm，具備較寬的層間距，良好的倍率充放電性能，低溫處于石墨和硬炭之間，材料成本便宜，生產(chǎn)工藝對水氧含量不敏感，已是動力電池的發(fā)展方向。但是軟炭在負(fù)極中的應(yīng)用還需要解決如下問題:一是材料的開發(fā)，開發(fā)出倍率和低溫性能好的軟炭材料;二是比容量低，壓實(shí)密度低導(dǎo)致的能量密度低;三是工藝的開發(fā)，由于軟炭在放電時的電壓降較大，直流內(nèi)阻大，產(chǎn)生過多的極化熱，造成能量浪費(fèi)。因此軟炭在鋰離子電池中的應(yīng)用開發(fā)任務(wù)還

3、很重。本論文首先考察了不同粒徑的材料具有的倍率性能，材料包覆等方式對低溫性能的改善;混合導(dǎo)電石墨，改善壓實(shí)密度和能量密度;然后在工藝上采取減薄極片尺寸，降低了電池的直流內(nèi)阻。測試了電池各方面的性能，取得了較好的結(jié)果。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.通過比較不同粒徑材料D50=15μm，12μm，10μm的Rs，Rct，發(fā)現(xiàn)倍率性能隨著粒徑的減小而升高，從15μm降低到10μm，Rct減小。減小粒徑能縮短鋰離子在固相里的傳輸路徑

4、，減小電池反應(yīng)阻抗;
　　2.通過瀝青包覆后的軟炭材料的低溫放電能力增強(qiáng)，-20℃3C放電比率從未包覆的55％上升到62％，放電平臺也大幅提高。
　　3.軟炭的首次庫侖效率低，在首次嵌鋰時消耗大量正極的活性鋰，導(dǎo)致了電池的容量低。通過在負(fù)極表面添加鋰粉，補(bǔ)充了由SEI膜形成和孔隙嵌鋰造成的鋰損失，提高了電池的首次庫侖效率。大大提高了正負(fù)極材料比容量的發(fā)揮:正極比容量發(fā)揮從120mAh/g提高到150mAh/g，負(fù)極比容量從2