磷酸鐵鋰電池中各關(guān)鍵材料間的相互作用與機理研究.pdf

1、磷酸鐵鋰電池具有安全性高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等突出的優(yōu)點，是最有希望成為電動汽車電源的候選者之一。然而，要作為動力電池使用還需要進一步提升電池的循環(huán)壽命，解決電池在高溫下容量迅速衰減的問題，這需要對磷酸鐵鋰電池容量衰減規(guī)律和機理進行深入研究。影響磷酸鐵鋰電池容量衰減的主要相互作用：鐵溶解和鋰離子消耗成為研究磷酸鐵鋰電池容量衰減的主要內(nèi)容。
　　本文中使用商業(yè)化的磷酸鐵鋰電池材料來研究其在電解液中的溶解規(guī)律，綜合考慮溫度、時間、電

2、解液溶劑、電解液溶質(zhì)以及正極的充電狀態(tài)這五個影響因素對鐵溶解的影響。發(fā)現(xiàn)高溫、與電解液接觸時間變長以及電池處于高充電狀態(tài)下時電解液中的鐵溶解量會增加，而使用不同的鋰鹽和不同溶劑對其在電解液中的溶解影響較小。
　　分別研究了18650型磷酸鐵鋰電池在的循環(huán)狀態(tài)下和放置狀態(tài)下的容量衰減規(guī)律。在不同溫度下循環(huán)LiFePO4電池中，60℃下循環(huán)的電池容量衰減迅速，循環(huán)壽命比在25℃循環(huán)的電池縮短了約55%，在電池循環(huán)的大部分時間內(nèi)，各溫度

3、下電池容量基本呈現(xiàn)線性衰減；在放置狀態(tài)下，100%充電狀態(tài)下的LiFePO4電池容量衰減最快,隨著充電狀態(tài)的降低，電池的容量衰減速度變緩。
　　對LiFePO4電池的容量衰減分析發(fā)現(xiàn)，電池的正極容量并沒有降低，只是在第一次脫鋰過程中缺少了一部分鋰離子，并且正極缺失的鋰離子的比例與電池容量衰減的比例基本吻合，這說明磷酸鐵鋰電池容量衰減的主要原因在電池中可循環(huán)的鋰離子被消耗。使用ICP定量分析了磷酸鐵鋰電池中的負極對立離子的消耗，發(fā)現(xiàn)