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什么是高性能18650型鋰離子蓄電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年04月08日  

鋰離子蓄電池自1991年商品化以來發展迅速。目前它不但廣泛用于攝象機、筆記本電腦、蜂窩電話等便攜式電子設施,而且正在成為電動車、特種通訊、航天、特種領域電子設施的候選電源111.這就要求電池具有更高的比能量、更長的工作壽命及良好的高、低溫放電特性。為此我們試驗了高性能的正極材料氧化鈷鋰、氧化鎳鈷鋰和負極碳材料一中間相炭微珠,對電池設計進行優化改進電極成型工藝,篩選不同組分和配比的電液體系,研制出具有高性能的18650型鋰離子蓄電池。

以金屬鋰為負極,采用扣式電池試驗了正極材料LiCo2和LiNi0.8Co0.O2的充放電特性。充放電壓范圍3.充放電流密度0.2mA/cm2.研究了負極炭粉MCMB顆粒度及其分布與電池容量及充放電效率的關系,并試驗了負電極成型工藝條件。

電液體系的篩選對電解質為1mol/LLiPFf以碳酸乙烯酯(EC)為主體的不同組分〔包括碳酸二乙酯(DEC)碳酸二甲酯(DMC)碳酸乙甲酯(EMC)碳酸丙烯酯(PC)等〕和比例的多元電液體系進行試驗。研究了其與電極材料的相容性和對電池容量。充放效率、盾環壽命。倍率特性。溫度特性的影響。

電池工藝參數的設計和電極的制作根據材料的試驗結果,設計了電池正負極活性物質的配比及電極的工藝參數。將正極活性物質與一定比例的添加劑均勻混和,加到聚偏二氟乙烯/N甲基吡咯烷酮(PVDF/NMP)粘結液中,攪拌均勻,制成正極漿料,均勻涂于鋁箔基體上。經過烘干。壓片。裁片等工藝制成正電極。按同樣方法制成負電極。

負電極基體為銅箔。

電池的制作及實驗合隔膜卷繞成極芯,電液為1mol/LLiPFf/EC+DEC+DMC,制成18650型電池。電池采用恒流限壓、直壓限流的充電機電源技術制,充放電壓范圍為2.75~4.1V.電池化成電流為0.2C,循環壽命試驗的電流為1A.按ICR18650電池的技術條件,進行了電池的倍率(1C)、低溫(一20C、一30C、一40C)、循環壽命試驗及安全特性試驗。其中安全特性試驗包括過充(3C充電、限壓10V)、短路(電阻小于50線路內短接)、沖擊(10kg重物、2/3m5mm尖針刺透)、熱箱(150°C環境下放置)等。所有試驗數據由計算機自動采集,試驗現象遠程可視化監控記錄。電池的電性能試驗在ArbinBT-2401自動充放電儀上進行。

以LiNi2為主體的三方晶系結構。LiNi0.8C0.22材料的第一次充放電比容量分別為180mAh/g和150mAh/g這明顯高于LiC2的比容量。而且它的第一次高的充電容量為電池的設計提供了良好的基礎。因為鋰離子蓄電池的碳電極在第一次充電時,要在其表面生成一層固體電解質保護膜,消耗一定量的正極活性物質成為不可逆容量。米用LiNi0.Co0.O2作正極時,電池設計不必考慮過多增加正極活性物質量。

平均每次循環容降0.04%.電池以1C、2C速率放電容量分別為初始容量的99.4%和98.9%.電池具有良好的低溫放電特性,在一MCMLiCoO2電池倍率放電曲線°以0.30時,以率放電容量達到了初始容量的80%;在一40時以0.2C速率放電達到了初始容量的60%.電池良好的低溫放電特性主要是電極材料和電MCMLiCoO2電池低溫放電峨液共同作用的結果。尤負極的18650型鋰離子蓄電池放電特性曲線。電池的放電容量大于1700mAh,電池在室溫、充放電壓2.75放電效率由87%提高到90.6%.并且在優化的電液體系中,電池的充放電效率可提高到近92%.通過改進電極成型加工工藝,提高了電池循環的穩定性。

~是以Li-CoO2為正極、MCMB為負極的18650型鋰離子蓄電池的放電特性曲線。

41V、1A放電電流、100%DOD條件下,循環壽命超過1000次,平均每次循環容降0.04%.電池良好的循環壽命主要得益于電極在電解液中的穩定性31.電池以1C、2C速率放電容量分別為初始容量的945%和89.8%.電池在一由圖可知,放電容量大于1550mAh,電池在室溫、充放電壓2.75~41V、1A放電電流、100%DOD條件下,循環壽命超過1000次,C時以0.2C速率放電容量為初始容量的80.5%,一30C時放電容量為初始容量的57.1%.~2為電池的安全特性試驗曲線。

電池低溫放電曲線過充、短路、沖擊等項試lowtemperature驗中,電池的取溫度低于120C無起火、爆炸研究與設計現象發生,安全可靠。這是因為在電池的設計及制作中,從材料、結構、安全裝置等多方面采取了安全保護措施。

3結論通過試驗和選擇電極材料,改進電極成型工藝,篩選電液體系,優化電池設計和安全設計,研制成了為正極、MCMB為負極的18650型鋰離子蓄電池。電池具有較高的放電容量和1700mAh)高的比能量(130Wh/kg和350Wh/L)長的工作壽命(1000次)和良好的低溫放電性能(一40°C)。電池工作安全可靠,能滿足不同領域對電池的特殊要求。

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