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1、分類號TM912.9密級：公開UDC：620編號：201431804047河北工業(yè)大學碩士學位論文磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻特性的研究論文作者：侯月朋學生類別：全日制專業(yè)學位類別：工程碩士領(lǐng)域名稱：材料工程指導教師：梁廣川職稱：研究員DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsEngineeringSTUDYONINTERNALRESISTANCEOFLiFePO4BATTERYbyHouYuepengSupervisor:Prof.L
2、iangGuangchuanMay2017摘要磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料由于晶體結(jié)構(gòu)的特點，其電子導電性和離子擴散系數(shù)低，導致電池內(nèi)阻高。因此，針對LiFePO4電池內(nèi)阻特性進行研究非常有必要。本文從材料和電池工藝兩方面入手，采用內(nèi)阻測試和交流阻抗譜（EIS）等手段，研究活性物質(zhì)形貌、石墨烯包覆、導電劑和黏結(jié)劑對LiFePO4電池內(nèi)阻特性影響。通過對容量、倍率、循環(huán)、加工等性能進行測試，分析內(nèi)阻對電池性能的影響，并討論改善內(nèi)阻方法的可行性。采用不同形貌LiFePO4及其全電池為研究對象，利用XRD、SEM、粒度測試等手段，對材料物理性
3、能進行分析。測試電池內(nèi)阻、EIS、倍率、加工等性能，研究了LiFePO4形貌與電池內(nèi)阻特性之間的關(guān)系，并分析形貌改善內(nèi)阻的可行性。結(jié)果表明，相比非球形，球形LiFePO4材料物理性能良好，其14500型全電池電荷轉(zhuǎn)移阻抗和鋰離子擴散阻抗較低，內(nèi)阻為50.6m?，降低了17.4m?，且電池具有優(yōu)異的倍率和加工性能。采用球形LiFePO4改善電池內(nèi)阻可行性高。采用石墨烯包覆LiFePO4材料制備成全電池，對電池內(nèi)阻和電化學性能進行測試，研究石墨烯包覆對LiFePO4電池內(nèi)阻特性影響。結(jié)果表明，石墨烯包覆LiFePO4電池內(nèi)阻較低，鋰離子擴散阻
4、抗得到極大改善，倍率性能良好。石墨烯包覆增強了LiFePO4結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其電池表現(xiàn)出極好的循環(huán)性能。研究了導電劑對LiFePO4電池內(nèi)阻特性影響。結(jié)果表明，隨導電劑含量增加，LiFePO4電池內(nèi)阻和電荷轉(zhuǎn)移阻抗逐漸降低，電池倍率性能逐漸增強，Super-P含量為3%時，電池10C倍率下的放電容量保持率能夠達到70.7%。但導電劑含量越多，漿料分散性越差，對制漿環(huán)境要求越高，加工性能越差。研究了黏結(jié)劑對LiFePO4電池內(nèi)阻特性影響。對電池放電容量和安全性能進行分析，綜合考慮工藝改進的可行性。結(jié)果表明，黏結(jié)劑對電池內(nèi)阻影響顯著。黏結(jié)劑通過
5、影響LiFePO4電池極片電阻率、壓實密度和電荷轉(zhuǎn)移阻抗來影響電池內(nèi)阻。水系黏結(jié)劑具有環(huán)保、低成本的優(yōu)勢，但水系黏結(jié)劑體系極片難以干燥完全，殘留水分與電解液發(fā)生副反應，導致電池容量降低。水分電解，引發(fā)電池脹氣，安全性能下降。關(guān)鍵詞：磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻材料工藝可行性IABSTRACTTheelectronicconductivityandlithiumiondiffusioncoefficientoflithiumironphosphate(LiFePO4)materialsarelowduetothecharacteristicsofits
6、crystalstructure,whichresultsinthehighinternalresistanceoftheLiFePO4battery.Therefore,thestudyoninternalresistanceoftheLiFePO4batteryisnecessary.Inthisarticle,itwasdiscussedfromtwoaspects：LiFePO4materialsandproductiontechnologyofthebattery.Theeffectofactivematerialmorphol
7、ogy,graphene,conductiveagentandbindersontheresistancecharacteristicsofLiFePO4batterywereinvestigatedbyresistancetest,EISetc.Throughthetestofbatterycapacity,rate,cycleandprocessingperformance,theeffectofresistanceonperformanceofthebatterywasanalyzedandthefeasibilityoftheme
8、thodstoimprovetheresistanceofLiFePO4batterywasdiscussed.LiFePO4withdifferentmorphologiesanditsba
