磷酸鐵鋰電池高溫容量衰減機(jī)理及其改進(jìn)

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1、碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼10533密級(jí)公玨磷酸鐵鋰電池高溫容量衰減機(jī)理及其改進(jìn),’P’1’^···^t.1o1hecapacitytadlngmechanlsmOtLlthlumlronphosphatebatteryatelevatedtemperatureandthesolution作者姓名:學(xué)科專業(yè):研究方向:學(xué)院(系、所):指導(dǎo)教師:副指導(dǎo)教師:曹政冶金工程冶金與環(huán)境學(xué)院賴延清教授張治安副教授答辯委員會(huì)主席_{盼中南大學(xué)2013年5月原創(chuàng)性聲明本人聲明,所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知,除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含

2、其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果,也不包含為獲得中南大學(xué)或其他單位的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我共同工作的同志對(duì)本研究所作的貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明。作者簽名:∑挈弛日期:z生;年上月上玉日關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)說(shuō)明本人了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文,允許學(xué)位論文被查閱和借閱;學(xué)??梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容,可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存學(xué)位論文;學(xué)??筛鶕?jù)國(guó)家或湖南省有關(guān)部門(mén)規(guī)定送交學(xué)位論文。日期:坦;.年』月翌磷酸鐵鋰電池高溫容量衰減機(jī)理及其改進(jìn)摘要:鋰離子電池的循環(huán)性能關(guān)系到電池的使用壽命。磷酸鐵鋰電池在高溫環(huán)境下容量衰減加劇

3、,從而縮短了電池的壽命。為了改善磷酸鐵鋰電池在高溫下的循環(huán)性能,研究其高溫下容量衰減機(jī)理及其改善措施意義重大。本文采用恒流充放電的方法研究了LiFeP04/Li、L淞G、LiFePOa/AG電池在不同溫度下的電化學(xué)性能,借助材料和電化學(xué)手段對(duì)電池容量衰減機(jī)理進(jìn)行了分析。在對(duì)容量衰減機(jī)理的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,采用恒流充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗、SEM、FTIR、Raman等方法,深入研究了電解液中從正極溶出的二價(jià)鐵對(duì)石墨負(fù)極性能的影響,并從粘結(jié)劑的角度,采用一種PAA粘結(jié)劑,研究其改善石墨負(fù)極受電解液中二價(jià)鐵影響而性能惡化的效果。研究結(jié)果如下:1、與L譚ePO以~G電池相比,高溫環(huán)境對(duì)Li

4、FeP0牡i、L淞G半電池循環(huán)性能影響較小。高溫下LiFePOa/AG電池容量衰減主要是由于活性鋰的損失和阻抗的增加。2、石墨負(fù)極在含鐵電解液中容量衰減較快,在含700和1800ppm鐵離子電解液中循環(huán)200圈容量衰減率分別為21.5%和26%。充放電測(cè)試發(fā)現(xiàn),鐵離子在2.4V左右在石墨負(fù)極表面沉積,鐵沉積物一方面催化電解液分解,使SEI膜增厚;另一方面阻礙了鋰離子的脫嵌,從而使電荷遷移阻抗增大,最終導(dǎo)致電池容量的衰減。3、使用PAA粘結(jié)劑的石墨電池在含鐵電解液中循環(huán)150圈容量幾乎沒(méi)有衰減。SEM和XPS結(jié)果表面PAA粘結(jié)劑的粘結(jié)機(jī)理不同于PVDF,PAA粘結(jié)劑能對(duì)石墨顆粒進(jìn)行包

5、覆,從而減少了石墨負(fù)極與電解液中鐵離子的接觸,因而能減少鐵在石墨負(fù)極的沉積。由于鐵沉積物的減少,從而使石墨電極的循環(huán)性能得到改善。圖40幅,表5個(gè),參考文獻(xiàn)99篇。關(guān)鍵詞:鋰離子電池,高溫,容量衰減,磷酸鐵鋰,PAA分類號(hào):TM911Th,oacityfadingmechanis“LithiumironphosphateecapacitytadmgmecnanlsmOtItIIIUlTIonpnospnatelnbatteryatelevatedtemperatureandthesolutionABSl№~CT:ThecycleperformanceoflithiumionbaRe

6、rydeterminesits’servicelife.Thecapacityfadingisacceleratedbythehightemperatureforthelithiumironphosphatebattery,SOthecyclelifeisshortened.Toextendcells’cyclinglifeatelevatedtemperature,studiesonthecapacityfadingmechanismandsolutionareofgreatsignificance.Inthispaper,constantcurrentcharge-discha

7、rgetestwasemployedtostudytheelectrochemicalperformanceofLiFePOdLi,Li/AG,LiFePOa/AGcellsatdifferenttemperatures,materialsandelectrochemicalmethodswereappliedtostudythecapacityfadingmechanismofcells.Basedonthecapacityfadingmechanism,const

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