两种锂原电池高温储存性能研究及寿命预测

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1、两种锂原电池高温储存性能研究及寿命预测Researchonthehightemperaturestorageperformanceoftwolithiumprimarybatteryandlifeprediction学科专业：应用化学研究生：马苓指导教师：徐强副教授天津大学化工学院二零一四年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在

2、论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要以金属锂为负极的锂原电池（不可再充电的锂一次电池），如锂-锰电池、锂-二氧化硫电池、锂-亚硫酰氯电池等，具有高比能、大容量

3、、高可靠性等特点，可用于便携式电器和电子装置，已经在国民经济的各个领域中得到了广泛的应用。由于在锂原电池的实际使用过程中，不可避免地需要在使用前储存一段时间，而在这一储存过程中，特别是在高温储存条件下，电池的性能如放电容量、电池阻抗、安全性能等会出现一定程度的下降，而这些下降会不同程度地影响到锂原电池的使用效果。为了深入研究锂原电池的贮存性能，本文针对两种新型锂原电池，即锂-亚硫酰氯（Li/SOCl2）电池和锂-氟化碳（Li/CFx）电池，分别研究了不同储存时间和不同储存温度对电池放电性能的影响规律。-1首先，本文以氟化碳为正极，金属锂为负极制备了Li/CFx电池（865

4、mAh·g），然后分别考察了电池在40℃、55℃、70℃的温度下储存一定时间后的放电性能，并且通过SEM、XRD等测试手段表征了电池正极储存前后表面形貌和活性物质相结构的变化。实验发现，储存温度越高，储存时间越长，Li/CFx电池容量的衰减越严重，放电的电压平台越低，电压滞后现象也越明显。SEM的测试结果表明，高温储存后，CFx正极表面产生了许多大小均匀的LiF颗粒。从XRD的分析可知，电池在高温储存过程中会发生自放电反应，产生了高阻抗的LiF。由于金属锂非常活泼，Li/SOCl2电池在高温下储存时，电池容量会发生不同程度的衰减，而且储存时间不同，电池容量衰减的程度也不一

5、样。本文研究了不同储存温度和不同储存时间对Li/SOCl2电池放电性能的影响。实验结果表明，储存温度越高，储存时间越长，电池放出的容量越少，放电电压平台也越低，储存后电池的阻抗也变得越大。此外，Li/SOCl2电池在高温下储存一段时间后，开路电压也会升高。文章最后通过加速寿命试验的方法对Li/SOCl2电池在常温下的储存寿命进行了预测，由0.01C的放电数据得到的储存寿命模型为：t=0.00135+T4900.45*0.9094，由此可预测出电池常温下的储存寿命为456.19天；由0.03CT放电数据得到的储存寿命模型为：t=-0.8582+3362.6*0.91734，

6、并预测电池在常温下的储存寿命为388.09天。关键词：锂原电池高温储存容量衰减寿命预测万方数据ABSTRACTThelithiumprimarybatterywhoseanodeismetallithium,suchaslithiummanganesebatteries,lithiumsulfurdioxidebatteries,lithiumthionylchloridebatteries,haspropertiesofhighspecificenergy,highcapacityandhighreliabilityetc,hasbeenusedasportableel

7、ectricalandelectronicdevicesandhasbeenwidelyusedinthefieldofthenationaleconomy.Sincethelithiumprimarybatteriesinevitablyneedtostoreaperiodoftimeduringtheprocessofactualuse,especiallywhenthebatterieswerestoredundertheconditionofhightemperature,thebatteryperformancess