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锂离子电池容量衰减的研究

作　者: 杨鹏
导　师: 廖小珍
学　校: 上海交通大学
专　业: 化学工程
关键词: 锂离子电池容量衰减机理研究
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

锂离子电池的构成主要包含正极、负极、隔膜和电解液四个主要部分。锂离子电池的容量主要取决于正、负极活性材料的质量和配比。影响锂离子电池循环寿命的因素很多，如正、负极活性材料与电解液的匹配性，活性材料的制备工艺和组成，正、负电极的结构特性，电解液的纯度和组成，隔膜的热稳定性和化学稳定性等等。为了研究锂离子电池寿命衰减的机理，提高锂离子电池的使用寿命，本文以方型铝壳锂离子电池作为研究对象，采用恒流-恒压充放电、交流阻抗图谱等电化学测试技术对电池的循环性能、倍率特性、电极阻抗等电化学性能进行了分析，并采用压汞仪测试技术对电极的结构特性进行了表征。研究发现，采用恒流充放电方法，研究了循环过程中，不同倍率下，容量衰减曲线，倍率越大，衰减速率越快；采用压汞仪测试技术研究了循环过程中，极片多孔电极参数的变化趋势，主要为孔隙率、孔面积、最频孔径、曲折度；孔隙率反映锂离子的液相传导；孔面积反映锂离子的电化学反应面积；最频孔径和曲折度反映锂离子的扩散通道；交流阻抗测试结果显示，欧姆阻抗、SEI膜阻抗、电化学反应阻抗、扩散阻抗等随着循环的进行均呈增大趋势。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章文献综述  9-20
  1.1 锂离子电池概述  9-10
    1.1.1 引言  9
    1.1.2 锂离子电池的工作原理  9-10
  1.2 锂离子电池的容量衰减  10-19
    1.2.1 锂离子电池正极材料  11-17
    1.2.2 锂离子电池负极材料  17-18
    1.2.3 锂离子电池电解液  18-19
  1.3 选题的背景、意义及研究的主要内容  19-20
第二章实验方法  20-23
  2.1 原料与试剂  20
  2.2 实验仪器与设备  20-21
  2.3 锂离子电池的制备与工艺流程  21-22
    2.3.1 极片的制备  21
    2.3.2 实验电池的制备  21-22
  2.4 极片的物理性能分析  22
  2.5 电化学性能测试  22
  2.6 本章小结  22-23
第三章锂离子电池容量衰减的研究  23-46
  3.1 前言  23
  3.2 压汞仪在多孔电极中的应用研究  23-31
    3.2.1 压汞仪的测试原理  23-24
    3.2.2 压汞仪的组成  24-26
    3.2.3 压汞仪的局限性  26
    3.2.4 孔隙率的测定和校正  26-28
    3.2.5 孔径和孔径分布  28-30
    3.2.6 曲折度和曲折系数  30-31
    3.2.7 小结  31
  3.3 循环过程中的容量衰减现象  31-33
  3.4 循环过程中多孔电极参数的变化规律  33-40
    3.4.1 化成过程中多孔电极参数的变化  33-34
    3.4.2 倍率对多孔电极参数的影响  34-37
    3.4.3 循环次数对多孔电极参数的影响  37-40
    3.4.4 小结  40
  3.5 循环过程中的交流阻抗的变化规律  40-44
    3.5.1 欧姆阻抗的变化规律  41-42
    3.5.2 SEI 膜阻抗的变化规律  42
    3.5.3 电化学阻抗的变化规律  42-44
    3.5.4 扩散阻抗的变化规律  44
  3.6 本章总结  44-46
第四章结束语  46-47
  4.1 主要工作与创新点  46
  4.2 后续研究工作  46-47
参考文献  47-49
致谢  49-50
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  50

锂离子电池容量衰减的研究

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