论文部分内容阅读
富锂锰基正极材料由于具有结构稳定,循环性能好,价格低廉等优点,而近年来锉离子电池工作者对其有一定的研究,有望成为锂离子动力电池的正极材料之一。本文主要以富锂锰基材料为正极、石墨为负极制作方形软包装电池,对其进行电化学性能测试,包括锂离子电池的低温放电性能、高温循环性能和高温储存性能等。通过扫描电镜(SEM)观察锂离子电池在高低温放电后极片表面的形貌,通过能谱分析极片表面的元素含量。结果表明,在低温条件下,随着温度的降低,锂离子电池的充放电性能变差,在同样的充放电区间(2.75-4.2V),-20℃时,起始放电电压有很大下降,而起始充电电压却很高,表明极化严重。化成电压、导电剂的种类和使用量、压实比的大小都对锂离子电池的低温性能有一定的影响。电池以0.1C的电流进行化成有利于负极表面SEI膜的形成,使用较多的导电剂并不能有效提高电池的低温-20℃放电性能,相反却阻碍了锂离子的扩散通道,加入4%的导电剂SP有良好的低温放电性能。在其它条件相同的情况下,正极压实比更大时其低温性能更好,在四种压实比(2.6g/cm3、2.8g/cm3、3.0g/cm3、3.2g/cm3)当中,最大的压实比(3.2g/cm3)所做出来的电池在-20℃下放电克容量最高,为55.1mAh/g。对于锂离子电池的高温55℃循环性能,相比尖晶石锰酸锂材料和三元材料,富锂锰基正极材料有一定的优势,循环100次后容量保持率为106.6%。正极材料的面密度和压实比都对其有很大的影响,本实验采用几种不同的面密度(270g/m2、315g/m2、360g/m2),结果发现,采用较小的面密度(270g/m2)能有效地提高其高温循环性能；而对于不同的压实比,随着压实比的增大,锂离子电池的高温55℃循环性能呈一定的下降趋势。富锂锰基正极材料在高温(55℃)下以高电压进行循环虽然能提高放电克容量,但是其中值电压有不同程度的降低,这将意味着同样电压的电池组需要更多的单体电池串联起来,增加了由于电池的不一致性所带来的风险。在高温储存条件下,锂离子电池不宜在60℃及以上温度储存,综合各方面性能,在45℃下储存3天后能有效地对电池进行活化,其电化学性能为最佳。