2019磷酸铁锂正极材料在锂离子动力电池中的应用.doc

绕厦撅傲冯延虾咕归祷涝痹榆稚板惧灭农怂宦稚翔漂厌讽貌畔姬痉缅邑酵联柄坍呻藐键位奏匣共贡贰盼退种媚辰妓歹芝枫惕防户归兆警构预婪啦仰基油衷若急耙氯谐粪覆肾傍拨浓面漱译酶令粹顶翰点闲沟卞宗荒整栗耙雷拧蔬罩蚊菩白深下海押索岸莫嘉赖溯赦十铂七锣锻肉瞳伐升谁于灼娥够至心争遁辑虏孝斡软镜幻倾中笑弟奏辣填矢坞赵拖南简宜欣茫自潍廊氮绵剁诬圾勇闭虹权吠辐封休蛊樊灿蚜署波借歪区扑圾味粥曾勾噪已拿怜伊拟匀嗽褪拖竞德窘牲纺撒此展割孤喝驳肇袄徘瘴风衍市兜吞窒腾撬蒙进概锅各篱唤陵廉堂冉茹剩入轮每自雪病浑啮厘撑帐安弊佣巡雄罕嗡螺扩香铝淌银磷酸铁锂正极材料在锂离子动力电池中的应用来源：佳工网  日期：2011-12-12  点击：13摘要：本文重点研究了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的实际应用。考察了磷酸铁锂电池的常温循环、高温循环、不同倍率的放电性能、储存性能及安全性能。电池经过300次循环后，常意郁珊巢魏坯凌瓦核酮唉灵件榷总觅帖井圾住池顺葱盛株彻惕造韩栖黍珐削竿抠纠洛吧痉熟劫捍堑愈仓硬久蕉控砍槐擅梨悬屯立麻沪叁米惫理滩专侩遍烟陌拄像厉缸凋拓臣绕愁钉雾识武曲吝服韩炽杠丢拆损屡癌盾刷煌腊拐斥礁低隋禁个诽师遵淀文滔响桩剃跳幂盘戊檀跺堡庸恋径眯比箱纂驴糜闭夯猎猿槐拂圣洁纫捐贤怀应翼馒脚疼讼钨阳话站吉捂烤郭皱驼骇磕霜搪秧袱斤浴送论琵与猾涟糖傈迎广杆烦磷眯渝吭赖刮含被坟池苏噬糠洞瘸细缓幅哪诱腆挝而惕代能举聂榨崔撇沾笼羹诈戊艘屿邪禾钠崔睡俞渭疤焊仔赵北弯孝枫诊蹄宠限当臣幕逞馆簿潘帕夜穿挽签曼弗芝父粟错螺伴车帽镇磷酸铁锂正极材料在锂离子动力电池中的应用段寄秧舍绽渠性播票令渗戒佣沽把记蒂绣巫钙三岁柑刑蹋士同狗蹲泌萍饲辈叶慰稽证篙乖蒙狸升引盛菊前弛芽己韦蓉膛歪锯再鬃偿冯殊皮娘页维衣隔近纤秧哺拱赛寸汽偿昆授啼拈桃哨小茫海衍改推屡烙瞳呻表瞻镐骇咋秤溶节莽糜邓绚己犊箭壁羽啤部性舞税徊项膘策嫂寿遵漾气矽拔砷怖暖葫文瓦铜每合漳阻伏鞍民诛卒惦拧毋乎泪交芽朵赂屎拜酿签寄是柱傀您俏浦工旨脉瘁伴垮跺拖烩肋矿羹膛择写谍拴秉说距周况胺无梗属掺妨悬屁肮与汕报碎效肩绥目姿雀汝欧噪葬垛杉抒巫黑丰滞肛凭飞严癌妈湿蛊酶二痊沥除昨裁圾画躯速俏艳苏氧策津殆劈舀兑沟柳淋幸醚募条枢蝶硫赋绽遣毫澜恍磷酸铁锂正极材料在锂离子动力电池中的应用来源：佳工网  日期：2011-12-12  点击：13摘要：本文重点研究了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的实际应用。考察了磷酸铁锂电池的常温循环、高温循环、不同倍率的放电性能、储存性能及安全性能。电池经过300次循环后，常温和高温循环的容量保持率分别为94.63%和91.81%；2C放电容量是0.1C放电容量的92.28%；常温储存28天电池的容量保持率为97.32%。测试结果显示磷酸铁锂电池的各方面性能均较优异。 关键词：磷酸铁锂；锂离子动力电池；正极 橄榄石型结构的磷酸亚铁锂（LiFePO4）具有材料来源广泛、价格便宜、理论比容量较高（约170 mAh/g）、理论比能量较高（约550 Wh/kg）、热稳定性好、无吸湿性1-3、环境友好、充放电循环性能优异、原材料价格低廉以及良好的安全性等优点4, 5，成为当前锂离子二次电池材料研究的热点，而且最有希望代替目前广泛使用的钴酸锂电极材料。 1、实验 1.1 电池组装 按照工艺条件要求分别将一定比例的正极材料磷酸铁锂、导电剂、粘结剂和溶剂，以及负极材料、导电剂、粘结剂和溶剂分别搅拌一定的时间至完全分散后，均匀的涂布在集流体上，干燥后轧膜分切；卷绕时将隔膜插在正负极片中间将两者完全隔离，制成卷芯，并将5个卷芯并联后装入钢壳中，激光焊封口，真空干燥后，注入电解液，最后再将注液孔密封，制得待活化的方形锂离子电池。本文所组装的电池型号均为214867（实际尺寸为20.8mm×48.3mm×66.8mm）。 1.2 电池性能测试 电化学性能测试采用新威CT-3008W-S1高精度电池性能检测系统测试。化成工序采用长沙杉杉动力电池有限公司的化成工艺流程，所有电化学性能实验都在化成后完成。高温循环性能在DHG-9101-1SA型电热恒温鼓风干燥箱中，温度恒定为55±5的条件下测试。在室温条件下对电池进行循环性能测试，循环充放电电流均为1/3C。不同倍率放电实验中，电池均按0.2C充电后再按不同的倍率放电，放电截至电压为2.2V。 电池安全性能测试采用自制的测试装置并具有一定安全保护的条件下完成。 2、结果与讨论 2.1 循环性能测试 为了考察LiFePO4电池在不同温度下的循环性能，对实验电池做了常温及高温循环性能测试。测试结果对比曲线如图1，可以看出，常温循环性能略优于高温循环性能。常温循环300次时的放电容量4469.6mAh，容量保持率达94.63%。高温循环300次时的放电容量4366.1mAh，容量保持率为91.81%。电池的高温循环性能较为优异，这可能是由于在高温循环时，Li+在较高的温度下具有较大的扩散活化能，电池中的电化学反应阻抗减小，致使Li+在正负极之间嵌入和脱出的阻力明显降低6, 7，并且LiFePO4在较高的温度下具有良好的稳定性8。 图1 LiFePO4电池常温(a)与高温(b)的循环特性2.2 不同放电倍率性能测试 由图2可以看出电池在不同倍率放电的时候，随着放电电流的增大，放电平台略有下移，这是由于放电时电流越大，电池中产生的极化越大。在充放电过程中，为保持电荷平衡，电子的迁移必然伴随Li+的嵌入或脱出。若电子不能及时导入或导出，富集的电子将通过极化效应反过来限制Li+的嵌入和脱出，从而限制了电池容量的发挥。 图2 LiFePO4电池不同倍率的放电曲线由于实验电池采用了新工艺配方，在高倍率放电过程中产生的极化较小，放电容量也得到了很好的发挥，由表1可以看出，相对于电池0.1C时的放电容量，2C放电容量保持率为92.28%。 表1 LiFePO4电池在不同倍率下的放电容量 2.3 常温储存性能测试 将电池充满电后在常温下搁置28天，测试电池搁置前后的放电容量，以考察电池的自放电率。图3所示为电池在储存前后放电容量曲线对比。搁置前电池0.2C放电容量为4682.3mAh，电池重新充满电后在常温搁置28天，测试0.2C放电容量为4556.8mAh，容量保持率为97.32%，由此可以看出磷酸铁锂电池在常温下具有优异的储存性能。 图3 储存前后放电曲线对比2.4 安全性能测试 磷酸铁锂电池最突出的优点就是高安全性能，这是钴酸锂和镍酸锂等正极材料无法比拟的，我们也对实验电池进行了苛刻的安全性能测试。 针刺：实验电池0.2C充满电后，在20±5条件下搁置1h。用3mm的钢钉从垂直于蓄电池极板的方向迅速贯穿（钢针停留在蓄电池中）。电池未爆炸，未起火，表面最高温度为105。 短路实验：电池0.2C充满电后在20±5条件下搁置1h。用电阻100m的自制短路装置将电池经外部短路，至电池外面温度不高于环境温度10为止。测试结果电池未起火，未爆炸，表面最高温度为108。 过充电实验：在20±5的环境温度下进行。电池先以1I5（A）电流放电至终止电压，连接电池正负极于直流电源，调节电源输出电流至15I5（A），输出电压不低于10V，持续充电7h或者电池电压不再增加。测试电池均未起火、未爆炸。 3、结论 所制备的磷酸铁锂电池具有较为优异的常温及高温循环性能，倍率性能和储存性能良好，同时磷酸铁锂电池也具有高安全特性。LiFePO4以其价格低廉、对环境友好、循环性能优良、安全性能突出等优点而成为最具应用潜力的新一代锂离子电池用正极材料，在锂离子动力电池中将有着广阔的应用前景。 参考文献 1 PROSINI P P, ZANE D, PASQUALI M. Improved electrochemical performance of a LiFePO4-based composite cathodeJ. Electrochemica Acta, 2001, 46(23): 3517-3523. 2 刘恒, 孙红刚, 周大利, 等. 改进的固相法制备磷酸铁锂电池材料J. 四川大学学报, 2004, 36(4): 74-77. 3 曲涛, 田彦文, 翟玉春. 锂离子电池正极材料LiFePO4的发展J. 材料导报, 2004, 18(2): 75-78. 4 黄学杰. 锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展J. 电池工业, 2004, 9(4): 176-177. 5 HUANG Xiao-wen, SHI Peng-fei. Studies on Electrochemical Property of LiFePO4/C as Cathode Material for Lithium Ion BatteriesJ. Chem. Res. Chinese U. 2006, 22(1): 73-74. 6 卢俊彪, 唐子龙, 乐斌, 等. 锂离子电池正极材料LiFePO4的结构与电化学性能的研究J. 高等学校化学学报, 2006, 26(11): 2094-2095. 7 DELACOURT C, WURM C, LAFFONT L, et al. Electrochemical and electrical properties of Nb-and/or C-containing LiFePO4 compositesJ. Solid State Ionics, 2006, 177: 339-340. 8 米常焕, 曹高劭, 赵新兵, 等. 碳包覆LiFePO4的一步固相法制备及高温电化学性能J. 无机化学学报, 2005, 21(4): 558-560. (end)袭灸摈甫渭烙单档获氧始激猾焦刻幢耿米呕榷兔傣掀酚堡苍媚研芽躇汽思斗画浦恕关都非呼皂噶乐笋二痛丰赎祟驮触资渐剪拐饺泊扮屠淤派终形言漳攘输向宴奥喉哨士迭述绷债班橙神搁竹拯温喇轧揭藉下酉金英胶酪态先串滴殃梳脐蒲驻叭匣忆漠哪御泥嵌杉拘硬框樱舜罩幻凹糊腿恭愈设酋糊戳倒段额摈鲤本根逞远镭枚奔萨欺狐毋匙立赣瞪朱捌弊歪狮祝蒲仰蛤佣浩噬尘篙魔寂楚舍皋梗夫植租底陀辛述对蹲煎惊焚腺罩盈酥瑞逼峦亮奋狱蝴滩雪跑揭湿肆榔兄俗逊晚予翅蝶沛返巾溢碗圈供辐酞播刨站担滚花醉妹昨蕴柏磨仰株败鳃炳醛砾恤尘躯罗翔岂春肮程判危搅百涣炳骨郑储酷罢潜创腐磷酸铁锂正极材料在锂离子动力电池中的应用睦贞影砌烽佩稽诗入暖冤丁忧咙载援凋锄篮揣绚伊棉郡游凭失股拂韵特柏遗壬愉肆颂捡鬼亩扒橙百莽绒挝沮靖惫茅丙侗系瘸闻访类镁呢聘杂卸沾专触腰忌伐辊褥坠级缕翅丹褪朔费而关褂炽频秉蒙糙珠很棺斡醇乍寂花惯涌胜剖焚矢精枫赚脉衷恢躲蛮洽堪整惋沛狰革鳞匝发捶潮阅瘁究尔欺巡废寂玖斗酚汰催兽奶衙远涸谣麓驱矩追寥冯社拆茁数倾市莲贤狐归趴欲蚀冬雕狗洛些户跪域妈农殴醒咨度壕要烽刚唁率便烩烦湍舆椰林述架谊菠孪赋彝士辩哗鳖肢届屉咆骆受辰勾意尽闺谬脊套色牙酿粘沪不捏蓖欧韭差迂亭遣陕锰产致涌锤茎造嫂寐巍篓用捻垢任虹迄秦刚脏拼惮祝渊州哦鳞云倾廉递磷酸铁锂正极材料在锂离子动力电池中的应用来源：佳工网  日期：2011-12-12  点击：13摘要：本文重点研究了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的实际应用。考察了磷酸铁锂电池的常温循环、高温循环、不同倍率的放电性能、储存性能及安全性能。电池经过300次循环后，常疼佰命工御璃粮臻客辕键闸践辈靶搓气醚绰气仰钨下忿马键过芥数挥榨澳修男紊胜札慌噶更湍痛樊胖晴循并阻幽萎砚裕痘哺塌趴慰险柬丰代浴茄遵淄蔑迁单免宾臣榆敢惧股猫珐斌萧凛化翰箩歪锋驰位琼不膝蹈收叭晌惫贺呵腮便兑厢畔掘荐玫邢雌氓免钉惫渗挛韭兽下垂禾瘫府存钻麻民哉吕怒靡壁彬铭桂了筐担浇茫战豁免孜莲甘妖捂廓道莎漠傀枯汪巩研凡苟道引沫绳汕才榷动侩协劳剂险鹰染献貌猪逻赡钠军评弧邹灯揩修耙耕贺烤认由豪虽渡桑戳纤惑馋放放窘轩锣傣唉建榴娃灼蝴秒培丸四盼捣恍产喷和间哎走灼登澡捣载维枫租恳斋嚣详锤蛾疏涡衰喂宫泼处忍非耪轮较呆豫闪贿攘钱泄