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锂离子电池以其优异的电化学性能而广泛应用在电动车等领域,但是锂离子电池在工作过程中会产生热量,极端使用条件下,电池内部热量的堆积会导致汽车动力系统的故障甚至安全事故的发生。因此,提高锂离子电池的安全性能,对于电动汽车的发展至关重要。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,从锂离子电池正极材料本身出发,提高锂离子电池的安全性能也逐渐成为新能源材料领域的研究热点。本论文在总结前人对于锂离子电池材料及单体电池安全性能研究的基础上,重点开展LiNi0.8Co0.15Al0.05O2及LiMn2O4单体材料和混合材料的安全性能的研究,结合Rietveld晶体结构精修等晶相结构分析手段和热力学研究深入研究晶体结构和安全性能的演变规律。论文通过将NCA正极材料充电到不同截止电压,研究不同充电状态对于三元正极材料结构和性能的影响。研究表明,三元正极材料在充电过程中会发生可逆的相变,分别在3.748 V、4.017 V、4.227 V发生从H1到M、M到H2、H2到H3相的转变,在相变的同时,材料的晶体结构会发生相应的改变,晶胞的a轴和b轴会逐渐变短,c轴逐渐变长;随着充电的进行,锂离子不断从正极材料中脱出,与此同时,Ni元素也逐渐被氧化为Ni4+;不同充电态的三元正极材料在电解液存在时会有不同的分解温度,充电到3.6 V、3.8 V、4.0 V、4.2 V的正极材料的分解温度分别为176.01℃、176.849℃、176.716℃、166.023℃。通过在正极材料中掺入安全性能较好的尖晶石相LiMn2O4材料来提高三元正极材料的安全性能。系统研究了掺入不同比例LMO后,电池的晶体结构和安全性能的演变规律。研究表明掺入20%LMO后,混合正极材料的抗过充性能优异,循环稳定性提高,高倍率充电时放出的热量较少,同时,混合正极材料的倍率性能也得到提高,这和混合后正极的阻抗减少有关;随着掺入LMO含量的增多,充电到4.2 V后,一方面材料中高价态Ni4+的含量减少,充电到4.2 V后混合正极材料的分解温度逐渐提高,另一方面NCA正极材料和电解液之间的接触面积减少,副反应也随之减少,材料的安全性能得到部分改善。上述研究结果可为电动汽车用锂离子动力电池电芯工艺研究及设计提供参考。