高倍率LiFePO4電池電化學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，引起了人們的廣泛關注。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、導電劑含量和電極結構設計對電池電化學性能的影響。本文還對制作的LiFePO4電池進行了安全性能的試驗分析。
　　 (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正極材料性能進行研究比較，結果表明，在三種樣品中，樣品B具有較好的加工性能和電化學性能，0.2C放電容量達到了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)研究了工藝設計對電池倍率性能影響。從不同面密

3、度、導電劑配比和不同的電極結構設計等多方面逐步深入研究了工藝設計對電池高倍率充放電性能的影響，結果表明，當正極面密度為2.5g/dm2、2.8 g/dm2，導電劑含量為4.0％時，電池獲得了最佳的高倍率放電性能。與單極耳結構相比，雙極耳結構電池的內阻減小了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。通過試驗發(fā)現，當采取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，如熱沖擊試驗，擠壓試驗，針刺試驗，短路試驗，優(yōu)化后電池均不發(fā)生起火