数学模拟方法研究导电剂形貌对锂离子电池高倍率放电性能的影响.pdf

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1、第27卷第9期无机化学学报V01．27No．92011年9月CHINESEJ0URNALOFINORGANICCHEM．ISTRY1675．1684数学模拟方法研究导电剂形貌对锂离子电池高倍率放电性能的影响靳尉仁卢世刚庞静(北京有色金属研究总院动力电池中心，北京100088)摘要：制备了正极中只含有一种导电剂(KS一6或Super—P)的锂离子电池，比较了它们的倍率放电性能并对放电过程进行了模拟。以Super-P为正极导电剂的电池15C放电容量为1C容量的84_3％．以KS一6为正极导电剂的电池15C放电容量为1C容量的21．8％，前者的倍率放电性能明显优于后者。数学模拟结

2、果显示，以KS一6为导电剂的正极的Bruggeman系数为3．1，以Super-P为导电剂的正极的Bruggeman系数为2．76，前者明显大于后者，认为这是由于KS一6的片状形貌使其容易相互平行排列造成的。大电流放电时，以KS一6为导电剂的正极中出现了电解质耗竭而导致该区域内电化学反应停止的现象，从而导致电池放电容量急剧降低。关键词：导电剂形貌；数学模拟；倍率放电性能；Bruggeman系数；电解质传输中图分类号：TM912．9文献标识码：A文章编号：1001—4861(2011)09．1675—10EfectofConductiveAgentMorphologyonHi

3、ghRateDischargeCapabilityofLi-IonBatteriesbyMathematicalSimulationJINWei—RenLUShi-GangPANGJing&DCentreforVehicleBatteryandEnergyStorage，GenerdResearchInstitutefornfeIT0118Metals，Beijing100088，China)Abstract：Towkindsoflithiumionbatteries，usingonekindofconductiveagentincathodeonly，KS一6orSupe

4、r—P，werepreparedandtheirratedischargeperformanceswerecompared．Theirdischargeprocessesweresimulatedalso．ThedischargecapacityofcellusingSuper—Pascathodeconductiveagentat15Cis84-3％ofthatat1Crate．ThedischargecapacityofcellusingKS一6ascathodeconductiveagentat15Crateonlyholds21．8％ofthatat1Crate．T

5、heratedischargeperformanceofformerissuperiortothelatter．TheresultsofsimulationdemonstratethattheBruggemancoeficientforcathodeusingKS-6is3．1．whichismuchlargerthanthatforcathodeusingSuper-Pf2．76)．ThisisascribedtoflakyshapeofKS-6sincetheseparticlesarepronetostackparallelinelectrode．Whendischa

6、rgedatlargecurrent，theelectrolyteincathodeusingKS-6isdepletedandtheelectrochemicalreactioninthisregionceases．Thedischargecapacitydeclinessteeply．Keywords：conductiveagentmorphology；mathematicalsimulation；highratedischargecapability；Bruggemencoeficient；transportofelectrolyt0引言很差，必须要加入导电剂来改善导

7、电性能；负极活性物质为碳类材料，导电性较好，但是在多次充放锂离子电池充放电过程需要Li+和电子的共同电中，负极材料经历周期性的膨胀收缩，颗粒间的参与．要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的接触减少，间隙增大，甚至有些颗粒脱离，不能再参混合导体。然而锂离子电池的正极活性物质导电性与电极反应．所以也需要加入导电剂以保持负极导收稿日期：2011-02—23。收修改稿日期：2011-04—30。国家“863”i~(No．2006AA1lA148)资助项目。通讯联系人。E-mail：slu@grinm．COB，Tel：010