高倍率LiFePO4電池電化學(xué)性能及安全性能研究.pdf

1、橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為鋰離子二次電池正極材料，具有循環(huán)可逆性能好、比容量高、原料豐富易得、價格便宜以及安全無污染等突出優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。本文首先測試了三種LiFePO4正極材料的性能，得到一種綜合性能優(yōu)良的LiFePO4材料，然后用這種材料制作LiFePO4電池，并研究了正極面密度、導(dǎo)電劑含量和電極結(jié)構(gòu)設(shè)計對電池電化學(xué)性能的影響。本文還對制作的LiFePO4電池進(jìn)行了安全性能的試驗(yàn)分析。
　　 (1)考

2、察了LiFePO4材料特性對LiFePO4電池性能的影響。通過對三種商業(yè)化的LiFePO4正極材料性能進(jìn)行研究比較，結(jié)果表明，在三種樣品中，樣品B具有較好的加工性能和電化學(xué)性能，0.2C放電容量達(dá)到了135 mAh/g，循環(huán)400次容量衰減較平穩(wěn)，容量保持率高達(dá)97.2％，倍率性能也比樣品A和樣品C電池好，最終確定選用樣品B作為本論文制作研究高倍率磷酸鐵鋰電池的正極材料。
　　 (2)研究了工藝設(shè)計對電池倍率性能影響。從不同面密

3、度、導(dǎo)電劑配比和不同的電極結(jié)構(gòu)設(shè)計等多方面逐步深入研究了工藝設(shè)計對電池高倍率充放電性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)正極面密度為2.5g/dm2、2.8 g/dm2，導(dǎo)電劑含量為4.0％時，電池獲得了最佳的高倍率放電性能。與單極耳結(jié)構(gòu)相比，雙極耳結(jié)構(gòu)電池的內(nèi)阻減小了50％，為14 mΩ左右;5C充電和15C放電時的表面溫升很小，可滿足高功率電源快速充電和高倍率放電的要求;電池的高倍率充放電性能得到提高，優(yōu)化后的20 C、30 C放電容量分別為1.

4、0 C時的96.6％、86.1％，1C充電、10C放電，第300次循環(huán)的容量保持率為86.3％。
　　 (3)研究了制成的LiFePO4電池安全性能。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采取3C/10V過充時，優(yōu)化前電池發(fā)生了起火爆炸，而優(yōu)化后電池雖然表面溫度有所上升，但仍未發(fā)生起火爆炸?？芍?，優(yōu)化后電池通過改善電池高倍率充放電性能，大大提高了電池在使用過程中的安全性。其他安全試驗(yàn)，如熱沖擊試驗(yàn)，擠壓試驗(yàn)，針刺試驗(yàn)，短路試驗(yàn)，優(yōu)化后電池均不發(fā)生起火