18650锂离子电池大电流放电性能的研究

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以18650锂离子电池为研究对象,通过傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、激光粒度分析、比表面分析等测试手段,研究了电解液、正极活性物质以及电池设计对18650锂离子电池首次充放电容量及效率、大电流放电能力、内阻、表面温度的影响。实验结果表明:电解液对锂离子电池的大电流放电能力有显著影响。高的电导率有利于锂离子电池的大电流放电。实验中采用具有最高电导率(12.0mS/cm)的电解液所制备的电池,在8C倍率放电时容量保持率高达1C倍率放电时的99.5%,放电曲线平缓,放电平台为3.3V左右,8C放电后内阻为39.5m?,且高的电导率能缓和大电流放电初期的极化效应,从而减小电池的电压降。在LiCoxM1-xO2、LixMnO4以及LiNixCoyMn1-x-yO2三种活性物质中,LiCoxM1-xO2/LixMnO4混合材料制备的电池大电流放电能力最佳,8C、9C、10C倍率放电时的容量保持率分别为1C放电时的99.5%、93.4%、93.1%,放电平台分别为3.3V、3.15V、3.05V左右,明显高于使用LiCoxM1-xO2、LiCoxM1-xO2/ LiNixCoyMn1-x-yO2混合材料以及LixMnO4/LiNixCoyMn1-x-yO2混合材料制备的电池。LiCoxM1-xO2制备的电池大电流放电能力次之, LiCoxM1-xO2/ LiNixCoyMn1-x-yO2混合材料以及LixMnO4/LiNixCoyMn1-x-yO2混合材料制备的电池大电流放电能力较差。改变电池内部的设计可以改善锂离子电池的大电流放电能力。增加电极极片上焊接的极耳数量能够显著的提高电池放电平台,减小放电初期由于大电流所带来的极化效应,减小电池内阻,缓和大电流放电时电池表面的温升幅度。此外,不同的正负极设计容量配比对于电池的大电流放电性能也有影响。当正负极设计容量配比为1:1.30时,电池的大电流放电能力最佳,8C、9C、10C放电时容量保持率分别为1C放电时的99.5%、99%、96.2%,且循环性能良好,8C倍率循环50次后,放电容量保持率为93.2%。
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