鋰離子電池老化機理的實驗與理論研究.pdf

1、廈門大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學位論文是本人在導師指導下，獨立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當方式明確標明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學研究生學術活動規(guī)范(試行)》。另外，該學位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費或實驗室的資助，在()實驗室完成。(請在以上括號內填寫課題或課題組負責人或實驗室名稱，未有此項聲明內容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽名)：沙膨年J1

2、月獅勰瀘摘要摘要電能在交通運輸工具等領域的運用是解決城市空氣污染的有效途徑。純電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)成為汽車發(fā)展的新趨勢。目前，EV和HEV所采用的動力能源主要為鋰離子電池，鋰離子電池的性能是電動汽車發(fā)展的關鍵。其中，電池的壽命是鋰離子電池在實際應用中面臨的主要挑戰(zhàn)之一。深入理解鋰離子電池老化機理有助于改善電池的循環(huán)壽命。理論模擬是研究電池老化機理的有效手段。通過模擬，不僅可以解釋實驗觀察到的老化現(xiàn)象，還可以預測實驗不

3、易觀察到的結果，為更好地指導鋰離子電池的生產(chǎn)制造和使用管理提供理論依據(jù)。本論文的研究方法和思路共分三步：電池的老化測試；數(shù)據(jù)分析與討論；理論模擬。電池的老化測試分為儲存和循環(huán)。儲存條件包括不同荷電狀態(tài)和溫度；循環(huán)條件包括不同電流、溫度、循環(huán)區(qū)間。在數(shù)據(jù)分析與討論部分，通過數(shù)學外推法，由定期測試的表征曲線計算得到不同老化階段的EMF曲線。從EMF曲線可以得到電池的最大容量，準確計算電池的不可逆容量損失。此外，由EMF曲線還可得到aVeMF

4、／dQ曲線。通過對d％^fF／dQ曲線分析，提出了原位定量計算石墨電極衰退的方法。XPS和拉曼測試分別被用來驗證正極的溶解及負極的退化。根據(jù)老化實驗的結果，提出了LFP電池在儲存和循環(huán)時的老化機理。最后，通過對老化機理的分析，建立了LFP電池的老化模型。模型由兩部分組成，一是SEI膜在負極的生長模型；二是高溫時正極的溶解模型。SEI膜的生長和正極的溶解都會造成電池的不可逆容量損失。SEI膜生長模型是基于電子隧穿效應；正極溶解模型是基于電