学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

LiFePO4锂离子电池低温性能研究

作 者: 宋作玉
导 师: 马新胜;徐云龙
学 校: 华东理工大学
专 业: 化学工程
关键词: LiFePO4 锂离子电池 碳包覆 低温电解液 电池制备工艺
分类号: TM912
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 132次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


本文旨在对LiFeP04低温性能进行研究,探究限制材料低温性能的因素,并通过碳包覆、电解液改性和电池制备工艺优化三个方面改善LiFePO4锂离子电池低温性能。通过旋转蒸干法合成LiFeP04/C,对其低温充放电性能和动力学性能进行研究,研究表明:-20℃电池放电比容量为65.6mAh/g,仅为常温时比容量的41.67%,且随温度的降低电池电池极化现象增大;交流阻抗测试表明-20℃时离子传送速率仅为常温时的10%,离子传送速率降低是造成电池低温性能差的主要因素;并且随温度的降低负极嵌锂电位降低,低温下Li’在负极表面析出沉积金属锂,这增大了负极SEI膜阻抗,是限制电池低温性能的重要因素。以PEG为碳源对LiFeP04进行碳包覆改性,研究了掺碳量对低温性能的影响,研究表明:掺碳量为0%、9%、12%、17%时-20℃下放电比容量为58.6、76.7、81.2、95.1和111.7mAh/g,随掺碳量的增加电池放电比容量变大;交流阻抗测试表明掺碳量为17%样品的离子传送速率是未掺碳样品的10倍;TEM测试表明PEG碳化后在样品表面形成了10nm厚的均匀碳膜,碳膜的存在提高了样品的离子传送速率。以ES和LiBOB为改性添加剂改善电解液低温性能,研究了ES和LiBOB添加量对电池低温性能的影响,ES添加量过高或过低都不利于电池低温性能的发挥,3%是较为理想的添加量。LiBOB添加量在2%-5%范围内,电池放电比容量随添加量的增加而增大,ES和LiBOB混合使用时较少的添加量即可明显改善电池低温性能。对低温用扣式电池制备工艺进行了研究,电池放电比容量随导电剂添加量的增大而增大,导电剂添加量20%时放电比容量为96.5 mAh/g,制片压力过低或过高都不利于电池低温性能发挥,最佳制片压力14MP,涂膜厚度过高电池极化现象会增大,300gm为较优的涂膜厚度,电池高温活化有利于负极SEI膜的形成和低温放电性能的提高。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-24
  1.1 引言  10
  1.2 锂离子电池概述  10-12
    1.2.1 锂离子电池发展史  10-11
    1.2.2 锂离子电池的组成  11-12
    1.2.3 锂离子电池的特点  12
  1.3 锂离子电池正极材料  12-13
  1.4 锂离子电池负极材料  13-14
  1.5 LiFePO4正极材料  14-20
    1.5.1 晶型结构  14-15
    1.5.2 充放电机理  15-16
    1.5.3 LiPePO4脱嵌模型  16-17
    1.5.4 LiFePO4的特性  17
    1.5.5 合成方法  17-20
  1.6 锂离子电池低温性能  20-23
    1.6.1 低温性能概述  20
    1.6.2 锂离子电池低温性能改进方法  20-23
  1.7 选题的依据和研究内容  23-24
第二章 LiFePO4/C材料低温性能基础研究  24-33
  2.1 引言  24
  2.2 实验部分  24-27
    2.2.1 LiFePO_4/C样品制备  24-25
    2.2.2 LiFePO_4/C样品XRD测试  25
    2.2.3 LiFePO_4/C碳含量测试  25
    2.2.4 扣式电池制备  25-26
    2.2.5 电化学性能测试  26-27
  2.3 结果和讨论  27-32
    2.3.1 XRD测试  27
    2.3.2 SEM测试  27-28
    2.3.3 恒流充放电测试  28-29
    2.3.4 循环伏安测试  29-30
    2.3.5 交流阻抗测试  30-31
    2.3.6 低温析锂研究  31-32
  2.4 小结  32-33
第三章 掺碳改性与锂离子电池低温性能  33-41
  3.1 引言  33
  3.2 实验部分  33-34
    3.2.1 LiFePO_4/C样品的制备  33
    3.2.2 样品XRD、TEM测试  33
    3.2.3 样品碳含量测试  33
    3.2.4 样品电化学性能测试  33-34
    3.2.5 前躯体TG-DSC测试  34
  3.3 结果讨论  34-40
    3.3.1 样品XRD表征  34-35
    3.3.2 电化学性能测试  35-36
    3.3.3 循环伏安测试  36-37
    3.3.4 交流阻抗测试  37
    3.3.5 TG-DSC测试  37-38
    3.3.6 SEM测试  38-39
    3.3.7 TEM测试  39-40
  3.4 结论  40-41
第四章 低温电解液改性研究  41-49
  4.1 引言  41
  4.2 实验部分  41-42
    4.2.1 电解液制备  41
    4.2.2 电池制备和电化学性能测试  41
    4.2.3 极片表面SEM测试  41-42
  4.3 结果与讨论  42-48
    4.3.1 成膜添加剂ES对电池低温性能影响  42-44
    4.3.2 ES添加量对低温性能的影响  44-45
    4.3.3 LiBOB对电池低温性能影响  45-46
    4.3.4 ES和LiBOB共同作用改善低温性能  46-48
  4.4 结论  48-49
第五章 低温用锂离子电池制备工艺研究  49-59
  5.1 引言  49
  5.2 实验部分  49-50
    5.2.1 电池的制备  49
    5.2.2 电池低温性能的测试  49-50
  5.3 结果和讨论  50-57
    5.3.1 导电剂含量对电池低温性能影响  50-52
    5.3.2 制片压力对电池低温性能影响  52-54
    5.3.3 涂膜厚度对电池低温性能的影响  54-55
    5.3.4 充放电制度对电池低温性能影响  55-57
  5.4 结论  57-59
第六章 全文总结  59-60
参考文献  60-66
攻读硕士期间发表的论文和专利  66-67
致谢  67

相似论文

  1. 锂离子电池用多元Sn合金基碳复合材料的研究,TM912.9
  2. 锂离子电池硅碳负极材料的制备与性能研究,TM912.9
  3. 用于回收废旧锂离子电池中贵金属钴的螯合剂的合成及其性能研究,X76
  4. 锂离子电池电极材料黑磷与LiMn2O4的第一性原理研究,TM912
  5. 锂离子电池负极材料钛酸锂的改性及其电化学性能研究,TM912
  6. 锂离子电池正极材料LiFePO4及其掺杂改性的第一性原理研究,TM912
  7. 硅基合金负极材料的制备及电化学性能的研究,TM912
  8. 水热法制备锂离子电池正极材料LiNi0.9Co0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,TM912
  9. 酚醛树脂热解炭包覆石墨化针状焦用于锂离子电池负极材料的研究,TM912
  10. 锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的合成与改性,TM912
  11. 非接触式锂离子电池充电电路的设计与实现,TM912
  12. 氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池低温性能的影响及其机理的研究,TM912
  13. Co源对SnCo/C负极材料结构和电性能的影响,TM912
  14. 水性粘结剂对石墨负极电化学性能的影响,TM912
  15. 锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的制备及性能研究,TM912
  16. 基于锂电材料的不对称电容器匹配及电容行为研究,TM53
  17. LiFePO4/C复合正极材料合成工艺的研究,TM912.9
  18. 尖晶石锰酸锂正极材料的合成及其电化学特性研究,TM912
  19. 从钛铁矿直接制备钛酸锂的研究,TM912
  20. 锂离子电池正极材料LiFePO4及Li2FeSiO4的合成及改性研究,TM912

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术(直接发电) > 蓄电池
© 2012 www.xueweilunwen.com