LiCoO-,2-充放電過程中的動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、本文介紹了一種電化學(xué)方法測定鋰離子電池正極材料中鋰離子固相擴(kuò)散系數(shù)的新方法，即容量間歇滴定技術(shù)(CITT)，并用該技術(shù)對Li<'+>在LiCoO<,2>中的固相擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行測定，同時(shí)對Li<'+>在IJCoO<,2>中的固相擴(kuò)散系數(shù)與電壓的關(guān)系及其隨充放電循環(huán)的變化進(jìn)行研究。采用SEM、XRD和紅外光譜等表征了LiCoO<,2>正極材料充放電循環(huán)前后的結(jié)構(gòu)變化，并討論了鋰離子的固相擴(kuò)散系數(shù)變化與材料結(jié)構(gòu)變化之間的關(guān)系。容量間歇滴定測試結(jié)

2、果表明，LiCoO<,2>中鋰離子的固相擴(kuò)散系數(shù)值的數(shù)量級為10～2cm<'2>/s。LiCoO<,2>中Li+的固相擴(kuò)散系數(shù)不但與電壓有關(guān)，而且與充放電循環(huán)次數(shù)有關(guān)。隨著Li/Li<'+>電池充放電循環(huán)的進(jìn)行，在4.0～4.3V電壓范圍內(nèi)，LiCoO<,2>中Li<'+>的固相擴(kuò)散系數(shù)在電壓為4.15V處存在極大值，在電壓為4.95V處存在極小值；而且隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，LiCoO<,2>中Li<'+>的固相擴(kuò)散系數(shù)呈現(xiàn)減小趨勢

3、。這一趨勢是LiCoO<,2>晶體結(jié)構(gòu)無序化、表面電解質(zhì)膜(SEI)等因素綜合作用的結(jié)果。 本文還研究了放電倍率及溫度對鋰離子電池循環(huán)性能的影響。通過對常溫不同放電倍率的方型鋰離子電池循環(huán)性能的測試表明，1C高倍率循環(huán)的鋰離子蓄電池，400次循環(huán)后容量保持率為80﹪，而0.15C、0.2C和0.5C放電倍率循環(huán)的電池循環(huán)400次后容量保持率分別為91﹪、83和96﹪。高倍率循環(huán)的LiCoO<,2>/石墨系鋰離子電池容量衰減嚴(yán)重。

4、以0.5C倍率進(jìn)行充放電循環(huán)時(shí)，鋰離子電池的容量保持率最高，容量衰減速率最慢，充放電循環(huán)最穩(wěn)定，說明并不是充放電倍率越低就對電池越有利，電池存在一種對其自身最有利的充放電制度。對不同溫度下相同充放電倍率的方型鋰離子電池循環(huán)性能的測試表明，鋰離子電池在高溫下(57℃)循環(huán)時(shí)，容量衰減率高于常溫(25℃)下進(jìn)行循環(huán)的電池，高溫下的電池循環(huán)穩(wěn)定性較差。SEM分析表明，正極材料顆粒表面較厚的有機(jī)鈍化膜的形成導(dǎo)致了正極/溶液的界面阻抗增大，正極的