锂离子电池组制备工艺及性能研究

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1、分类号：TM912.9密级：公开UDC：620编号：201321801032河北工业大学硕士学位论文锂离子电池组制备工艺及性能研究论文作者：卢红红学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：陈洪建职称：教授梁广川研究员DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistrySTUDYONPREPARATIONTECHNOLOGYANDPREFORMANCEOFLITHIUM-ION

2、BATTERYPACKbyLuHonghongSupervisor:Prof.ChenHongjianandProf.LiangGuangchuanMay2016摘要本文选取三元LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极材料，中间相碳微球MCMB为负极材料，制备标称容量为10Ah的186590方形铝壳实验电池。通过充放电测试，研究电池制备工艺及其对单体电池和电池组性能的影响。考察了电芯工艺对单体电池首次放电容量的影响。针对实验电池设计了两种电芯，分别为传统的负极包正极电芯和改进的正极包负极电芯。实验发现，具有改进电芯的电池0.2C首次放

3、电容量比传统电芯电池提高了0.26Ah。这是因为电芯工艺的改进使正极片涂布连贯，消除了传统电芯中因正极片间歇涂布产生过渡边缘效应而造成的容量损失，改善了电芯与外壳的装配度，增大注液空间，增加了可传送Li+的数量。研究了电解液锂盐浓度对单体电池电化学性能的影响。针对注有低锂盐浓度电解液电池的循环稳定性差问题，本课题在择优选取正极包负极电芯的基础上，提高了电解液的锂盐浓度，测试并对比了两种锂盐浓度电池的电化学性能。相比于低锂盐浓度电解液的电池，高锂盐浓度电解液的注入显著改善了电池的循环性能，1C循环500次的容量保持率提高了25.17%，同时

4、使电池具有更好的倍率性能和更低的自放电率。这是因为锂盐浓度的提高，增加了可迁移Li+的数量，使形成的SEI膜更稳定，进而改善了电池的电化学性能。研究了电池组的一致性。将3只初始性能较一致的电池和1只初始性能与其它电池差异较大的电池串联成组，进行一致性表征。实验发现，差异电池会降低电池组的可用容量，加剧其循环性能和一致性恶化，这是组内单体电池初始性能不一致及过程容量衰减不同步所致。在此基础上，针对电动自行车用48V/10Ah电池组，研究了分选配组工艺对其一致性的影响。以单体电池容量、电压、内阻为分选条件，采用控制变量法制定不同配组方案。实验

5、发现，将三个参数同时作为分选条件的电池组0.5C循环110次的容量保持率最高为97.68%，组内单体电池间放电容量的离散程度最小。这是因为有效的分选配组使成组电池的初始性能趋于一致，并延缓组内各单体电池过程容量衰减差异的增大，有效提升了电池组的一致性。关键词：锂离子电池LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2制备工艺电化学性能一致性IABSTRACTInthispaper,10Ahnominalcapacityof186590squarealuminumtestbatterywerepreparedbychoosingtheLiNi0.5C

6、o0.2Mn0.3O2ascathodematerialandtheMesophasecarbonmicrobeads(MCMB)asanodematerial.Thepreparationtechnologyandtheeffectofpreparationtechnologyontheelectrochemicalperformanceofsinglebatteriesandbatterypackwerestudiedbythechargeanddischargetestsystem.Theeffectofcelltechnology

7、ontheinitialdischargecapacityofbatterywasstudied.Twodifferentcellsweredesigned,whichwerethetraditionalnegativecoatedpositivestructureandtheimprovedpositivecoatednegativestructurerespectively.Itwasfoundthattheinitialdischargecapacityofbatterywithimprovedstructureincreased0

8、.26Ahcomparedwiththetraditionalbatteryattherateof0.2Cunderthesamedressing.Thisisbecausetheimprov