钴酸锂正极中添加磷酸铁锂改善电池过放性能研究

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1、硕士学位论文钴酸锂正极中添加磷酸铁锂改善电池过放性能研究STUDYOFLiFePO4ASALiCoO2CATHODEADDITIVEFOROVERDISCHARGEPROTECTIONOFLITHIUMIONBATTERY高田田哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM912.9学校代码：10213国际图书分类号：621.355密级：公开工程硕士学位论文钴酸锂正极中添加磷酸铁锂改善电池过放性能研究硕士研究生：高田田导师：王殿龙教授申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：化工学院答辩日期：2015年6

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM912.9U.D.C.:621.355DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYOFLiFePO4ASALiCoO2CATHODEADDITIVEFOROVERDISCHARGEPROTECTIONOFLITHIUMIONBATTERYCandidate:GaoTiantianSupervisor:Prof.WangDianlongAcademicDegreeAppliedfor:Mast

3、erofEngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringAffiliation:SchoolofChemicalEngineeringandTechnologyDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要钴酸锂电池具有良好的电化学性能和储能特性，成为一些便携电子设备的电源首选。对于钴酸锂电池存在的安全问题，已经有大量工作致力于为

4、电池的过充电提供保护。另外，钴酸锂电池还存在过放电失效问题，目前普遍采用控制电路限制其过放电，但在某些场合不适用。因此，允许钴酸锂电池过放电，并防止其过放失效，是当前亟待解决的问题。本论文主要研究了过放电对钴酸锂电池和磷酸铁锂电池性能的影响及原因；首次提出在钴酸锂正极中添加适量的磷酸铁锂以改善钴酸锂电池的耐过放性能；研究了磷酸铁锂添加的方式及添加量对钴酸锂电池耐过放性能的影响。三电极体系研究表明，钴酸锂电池过放电到0V时，负极电势上升到3.4V（vs.Li+/Li），会发生铜箔溶解和活性物质脱落，导致电池失

5、效；而磷酸铁锂电池过放电到0V，负极不发生箔溶解和活性物质脱落。研究发现，采用钴酸锂正极和磷酸铁锂正极拼接方式与石墨负极组装的全电池，三次小电流过放电到0V的容量保持率约95%，全电池的电化学性能得到了明显的改善；和膏过程中在钴酸锂正极浆料中添加12%的磷酸铁锂做成混合正极，并与石墨负极组装成全电池，一次过放电到0V的容量保持率94%，三次过放后容量保持率只有70%，衰减比较严重；在商用钴酸锂极片上涂覆磷酸铁锂浆料，制备含有不同磷酸铁锂含量的混合正极极片，磷酸铁锂9.7%的效果比较好，三次过放电到0V的容量

6、保持率约95%，五次过放90%，表现出了较好的耐过放性能。电池过放电到0V后搁置试验发现，拼接混合正极-石墨电池和涂覆混合正极-石墨电池，虽然在小电流过放电到0V过程中没有铜箔氧化腐蚀发生，但是，电池在0V的状态下搁置7周之后，电池基本失效。可见，0V状态下搁置较长时间，电池的电化学性能衰减十分严重。在石墨负极敷适量的锂粉之后制备的电池，小电流过放电到0V后较长时间的搁置，对电池的电化学性能影响较小。但是，负极锂粉量较多时，电池的电压不易放电至0V，所以关于敷锂粉的量还需要进一步的实验和研究。关键词：钴酸锂

7、；磷酸铁锂；过放电；锂离子电池-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractLiCoO2lithiumionbatterieshaveexcellentelectrochemicalperformanceandstoragecharacteristics.So,LiCoO2batteriesarethefirstchoiceofpowersupplyformanyelectronicdevices.AsforLiCoO2batteries’safetyproblems,thepresentstudym

8、ainlyfocusedonthebatteries’overchargeprotection.Atthesametime,overdischargecanalsoleadtoLiCoO2batteriesfailure.Atpresent,inordertopreventtheLiCoO2batteries’overdischargefailure,controlcircuitgenerallyisusedto