论文部分内容阅读
磷酸铁锂（LiFePO4）具有橄榄石型结构,工作电压为3.4 V,理论比容量达170 mAh/g,安全性能优异,充放电过程中电极的结构变化小,是动力电池最具有发展前景的正极材料之一。电解液是电池的重要组成部分,在电池正、负极之间起到输送和传导锂离子作用,影响着电池的安全性、循环性能、倍率性能等,特别是电池的高、低温性能,因此研究与材料相容性好的电解液具有重要意义。本文采用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗、等离子发射光谱（ICP）和差失扫描量热仪等测试方法,研究了电解质锂盐、溶剂对磷酸铁锂电池高、低温性能的影响。首先系统研究了电解质锂盐对磷酸铁锂电极高温性能的影响,并探讨了相关的作用机理。结果表明,与LiPF6相比,二（三氟甲基磺酰）亚胺锂（LiTFSI）具有对水份不敏感且热稳定性好的优点,且在高温下不会造成铁的溶出,更适合高温条件下使用。其中加入少量LiBF4的目的是保护集流体铝箔,抑制LiTFSI对其的腐蚀。通过恒流充放电测试说明,以LiTFSI和LiBF4作为混合锂盐配成的电解液能显著改善LiFePO4/Li电池的高温循环性能,降低容量衰减,在55℃和1 C倍率下循环40次后容量保持率达97.3%。其次研究了不同溶剂组成的电解液对磷酸铁锂电池高、低温性能的影响。结果表明,采用四元体系且溶剂比例为GBL:EA:EC:EMC=1:1:1:1的电解液,磷酸铁锂电池的低温性能最好。在-20℃时,容量保持率为63%;在-40℃,容量保持率维持在42%。而且,该四元体系电解液采用LiTFSI和LiBOB混合锂盐（混合LiBOB锂盐除了增加电池热稳定性,还起到保护集流体铝箔的作用）,可以提高电池的高温循环性能,在高温55℃和1 C倍率下,循环70周电池的容量保持在94%以上。故使用0.9 M LiTFSI+0.1 M LiBOB/GBL+EA+EC+EMC（1:1:1:1）电解液可以拓宽磷酸铁锂电池的使用温度范围。最后考察了不同LiBOB含量对集流体铝箔保护层性能的影响。研究表明LiBOB含量少不足以形成足够致密的铝箔保护膜,随着循环次数的增加,铝箔会逐渐受到腐蚀;而LiBOB含量过多会降低电解液的电导率,对形成保护膜也无多余的作用,故适量的LiBOB含量才能提高电池的综合性能。