電容炭對(duì)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(jià)格，已成為了電動(dòng)汽車動(dòng)力電源的研究熱點(diǎn)。然而，目前的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池和三元材料動(dòng)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(wèn)題。
　　本課題通過(guò)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(duì)磷酸鐵鋰電池倍率性能的影響。當(dāng)添加5％機(jī)械磨電容炭時(shí)，電池的倍率性能最佳：在以5C、10C和20C倍率進(jìn)行快充快放時(shí)，其充電比容量均可以達(dá)到160mAh/g，恒流段時(shí)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(jìn)行放電時(shí)，其放電時(shí)間分別為18s和12s；通過(guò)EIS和CV分

3、析，此時(shí)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(dòng)力學(xué)活性和可逆性。
　　通過(guò)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(duì)三元鋰電池倍率性能的影響。當(dāng)添加5%人工磨電容炭時(shí)，其倍率效果最優(yōu)：在以5C、10C和20C倍率進(jìn)行快充快放時(shí)，其恒流段時(shí)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(jìn)行放電時(shí)，其放電時(shí)間分別為17s和11s；通過(guò)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(duì)應(yīng)的峰值電流大；活性物質(zhì)為2.88mg的電池，以5C、10C、20C進(jìn)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(jī)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(duì)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(shí)，5%機(jī)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(shì)逐漸得到體現(xiàn)，在以20C進(jìn)行充放電時(shí)，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