资讯|高倍率聚合物锂电池充电研究

来源:高倍率锂电池   2019-07-15  阅读数:

  高倍率聚合物锂电池以其的高电压、高能量密度、自放电小和无记忆性等优点,成为了当今社会不可或缺的理想能源。并且作为一款高倍率放电的电源,科研人员也对其高倍率放电十分感兴趣;现阶段高倍率聚合物锂电池的高倍率放电研究已取得突破性进展,已形成大批量生产;不过,高倍率充电课题一直处于研究阶段,国内很多高校及研究所也积极参与高倍率聚合物锂电池的高倍率充电课题研究,本文主要以高倍率充电为研究对象,通过材料选形,工艺优化实验,实现高倍率聚合物锂电池高率倍率充电。

一、高倍率聚合物锂电池充电实验

1.材料选取:选取经过改性的人造石墨、高倍率充电电解液、隔膜纸作为实验对象。

2.改性人造石墨的理化性能指标如表1所示。

改性石墨理化指标要求

表1改性石墨理化指标要求

3.高倍率充电电解液理化性能指标如表2所示。

电解液理化指标要求

表2电解液理化指标要求

4.隔膜纸理化性能指标如表3所示。

隔膜纸理化指标要求

表3隔膜纸理化指标要求

5.极片的制备

  将负极材料、导电剂碳纳米管、导电石墨、黏结剂(CMC与SBR)按一定质量比在纯净水中均匀混合制成负极浆料。然后在涂布机上将负极浆料均匀涂敷在铜箔上,极片经过烘干、分切、辊压制作成负极极片。

  正极制备过程如下:钴酸锂、导电、导电石墨、黏结剂(PVDF)按照一定质量比在NMP中均匀混合制成正极浆料。然后在涂布机上将正极浆料均匀涂敷在铝箔上,极片经过分切辊压制作成正极极片。

6.高倍率充电聚合物锂离子电池制作

  将准备好的正极片与负极片搭配,卷绕成182868-240mAh型号电池芯。使用湿法16微米厚隔膜,电解液采用1M LiPF6 EC-EMC-DEC(1:1:1)。电池经过烘干、注液、封口后静止20h再用小电流进行化成,化成后,电池循环的充放电制度为:以5C的电流恒流充电至4.2V,再4.2V恒压至截止电流10mA,以1C的电流放电至3.0V。

二、高倍率聚合物锂电池充电测试结果

1.电池高倍率充电性能

  图1及图2是制成的182868-240mAh型号电芯的充放电曲线及高倍率恒流充电记录数据,5C恒流充电容量约达到总充电容量的80%,恒流充电时间10-12min。

高倍率聚合物锂电池高倍率充放电曲线图

图表1高倍率充放电曲线图

高倍率聚合物锂电池高倍率恒流充电数据

图表2高倍率恒流充电数据

2.高倍率充电循环性能

  图3是高倍率充电循环测试,5C恒流恒压充电至4.2V,1C放电至3.0V,循环484周,容量保持率91.9%。

高倍率5C充电1C放电循环性能

图表3高倍率5C充电1C放电循环性能

  通过优化负极材料、电解液及隔膜纸的选形配对,当大倍率电流进行充电时,锂离子能顺利嵌入到改性人造负极石墨表面,在一定程度上降低了大电流充电时产生的极化内阻,提高了电极间导电稳定性,改善了高倍率聚合物锂电池的高倍率充电性能。