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橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)作为锂离子二次电池正极材料,具有循环可逆性能好、比容量高、原料丰富易得、价格便宜以及安全无污染等突出优点,引起了人们的广泛关注。本文首先测试了三种LiFePO4正极材料的性能,得到一种综合性能优良的LiFePO4材料,然后用这种材料制作LiFePO4电池,并研究了正极面密度、导电剂含量和电极结构设计对电池电化学性能的影响。本文还对制作的LiFePO4电池进行了安全性能的试验分析。(1)考察了LiFePO4材料特性对LiFePO4电池性能的影响。通过对三种商业化的LiFePO4正极材料性能进行研究比较,结果表明,在三种样品中,样品B具有较好的加工性能和电化学性能,0.2C放电容量达到了135mAh/g,循环400次容量衰减较平稳,容量保持率高达97.2%,倍率性能也比样品A和样品C电池好,最终确定选用样品B作为本论文制作研究高倍率磷酸铁锂电池的正极材料。(2)研究了工艺设计对电池倍率性能影响。从不同面密度、导电剂配比和不同的电极结构设计等多方面逐步深入研究了工艺设计对电池高倍率充放电性能的影响,结果表明,当正极面密度为2.5g/dm、2.8g/dm2导电剂含量为4.0%时,电池获得了最佳的高倍率放电性能。与单极耳结构相比,双极耳结构电池的内阻减小了50%,为14mΩ左右；5C充电和15C放电时的表面温升很小,可满足高功率电源快速充电和高倍率放电的要求；电池的高倍率充放电性能得到提高,优化后的20C、30C放电容量分别为1.0C时的96.6%、86.1%,1C充电、10C放电,第300次循环的容量保持率为86.3%。(3)研究了制成的LiFePO4电池安全性能。通过试验发现,当采取3C/10V过充时,优化前电池发生了起火爆炸,而优化后电池虽然表面温度有所上升,但仍未发生起火爆炸。可知,优化后电池通过改善电池高倍率充放电性能,大大提高了电池在使用过程中的安全性。其他安全试验,如热冲击试验,挤压试验,针刺试验,短路试验,优化后电池均不发生起火爆炸,进一步确认了优化后LiFePO418650圆柱电池具有优良的安全性能,完全符合锂离子动力电池安全性要求。