电动工具用磷酸亚铁锂锂离子电池的制备及性能

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1、本文由faith0720贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。锂离子及镍氢镍镉电池技术电动工具用磷酸亚铁锂锂离子电池的制备及性能■＜江苏海四达电源股份有限公司王兴威陈东徐荷莲摘要：研制适用于电动工具用的１８６５０型磷酸亚铁锂锂离子电池，该电池正极采用磷酸亚铁锂，负极采用中间相碳微球。研究电池的制作工艺，使电池能在不同的环境下能１０Ｃ完全放电，并且具有良好的安全性能。电池在１０Ｃ放电条件下循环４００次容量保持８０％，－２０℃条件下１０Ｃ放电，容量达到额定容量的８５％以上。通过过充、短路、针刺、挤压、重物撞击

2、等安全测试，电池不起火，不爆炸。可以在电动工具中得到使用。关键词：磷酸亚铁锂；锂离子电池；电动工具；安全；高倍率由于圆柱形高功率镉—镍蓄电池具有优异的高倍率放电性能在市场上占据主导地位，但由于存在污染问题正逐步退出历史舞台，然而电动工具市场日益庞大，世界各国都在致力于开发电动工具用的环保型锂离子电池来替代镍镉电池。绿色环保的锂离子电池具有比能量高、比功率大自放电小、充电效率高、工作温度宽、无环境污染等特点，性能远远优于镍镉电池[2]。近年来一些高功率设计的锂离子电池已经进入电动工具的应用。在这些电池中采用了LiMn2O4和三元材料，这些材料的安全性差，在

3、电动工具中的使用受到限制。而橄榄石结构的LiFePO4自被报道以来，已经取得一系列的研究成果[3]，国内外一些制造商已经开始批量生产LiFePO4，为以LiFePO4为正极材料的动力电池生产化铺平了道路。我们采用磷酸亚铁锂作为正极材料，对电池的制作工艺进行了研究，自主研制了容量为l100mAh的可以用在电动工具中的18650型锂离子电池，现将电池的制作工艺及性能进行介绍。[1]１．实验１．１电池的设计以18650电池为例，电池要求高倍率放电，采用多极耳，厚基带，同时在组合盖帽中不用PTC，增加导电剂的量。焊接采用超声焊接。底部用点焊连接。铜箔外包，增加负

4、极与钢壳的接触面积，减少电池的欧姆内阻。１．２电池的制备用苏州恒正科技有限公司生产的D1S型磷酸亚铁锂作为正极活性物质、上海杉杉科技有限公司生产的G10型中间相碳微球作为负极活性物质，隔膜是Celgard2320，电解液是张家港市国泰华荣化工新材料有限公司生产的LiPF6，用特殊结构的组合盖帽，按照—定的工艺要求制备成动力型18650磷酸亚铁锂锂离子电池。１．３性能测试用BS9360电池性能测试仪对单体电池进行性能测试。用７６电池技术　＜　２００９年８月刊锂离子及镍氢镍镉电池技术HIOKI3554电池内阻测试仪测试电池内阻。OZ-702检测仪测试单体电池

5、高温性能，OZ-E-2250检测仪测试单体电池低温性能。池容量要高出100mAh左右，各种倍率放电时表面温度高出5-7℃。因为两根极耳极片要长，活性物质多。而3根极耳的电池内阻比2根极耳的电池小约25%，电池在倍率放电时表面温度明显下降。２　　讨论２．１电池的充放电特性单体电池在常温下以lC恒流充电到3.65V转为恒压充电，截止电流为0.02C，然后以1100mA恒流放电到2.0V，图1为电池的lC充放电曲线。充电总时间为113min，恒流充电时间为54.22min，充电容量为994.88mAh，占充电总量的85%。２．２电池的倍率放电性能电动工具用锂离

6、子电池要求电池具有良好的倍率发电性能，并且具有超高倍率(30C以上)的脉冲放电性能。图2给出了不同倍率的放电性能，放电终止电压为2.0V。电池在不同倍率放电时随着倍率的增加，放电平台逐渐下降，但电池在10C倍率下仍具有3.05V的高平台，20C能完全放电，表示电池具有良好的倍率放电性能。为了研究极耳的数量与电池倍率性能的关系时，在同一涂布面密度的条件下分别制作了正负极耳都为2根和正负极耳都为3根的电池，并对电池在不同倍率下放电时的表面温度进行了测试。ａ正极两个极耳；负极两个极耳图ｂ　　正极三个极耳；负极三个极耳图３　　同一面密度不同极耳数量不同倍率放电时

7、温度曲线２．３电池的高低温性能图１电池的１Ｃ充放电曲线图４　　电池在不同温度下１０Ｃ放电曲线电动工具用的锂离子电池使用的温度范围较广，一般在-20～55℃条件下电池能正常使用。我们通过改进配方，调整电池结构，优化电解液组分等方法提高了电池的高低温性图２　　电池的不同倍率放电曲线能，使电池在不同温度下能10C倍率完全放电。将电池在标准条件下充满电，放在恒温箱中搁置8h，在此条件下10℃放电到2.0V。图4是电池在不同温度下10C放电曲线。从图中可图3是两种电池在不同倍率下放电时电池表面温度的变化曲线，正负极耳都是2根的电池比正负极耳都是3根的电电池技术　＜

8、　２００９年８月刊７７锂离子及镍氢镍镉电池技术以看出，在-10℃、-15℃、-2