高倍率锂电池LiFePO4的放电性能与分散剂的关系

来源:高倍率锂电池   2019-07-15  阅读数:

  高倍率锂电池被广泛应用于电脑、电动工具、手机等新一代便携式电子产品中,并在电动自行车、混合动力汽车及电动汽车等领域得到更为广泛的应用,这对于高倍率锂电池的放电性能提出了更高的要求。

高倍率锂电池LiFePO4的放电性能与分散剂的关系

  因此,有关高倍率锂电池放电性能的影响因素的研究不断开展。曾有研究人员对不同电极配方,不同制作工艺,不同电解质的高倍率锂电池放电性能进行了对比,认为影响电池高倍率放电性能的因素包括电极的配方涂敷厚度、电解质、结构设计等,并总结了制作高倍率锂电池时应重点考虑的诸多因素。

  经多项研究显示,在电极配方方面,磷酸亚铁锂因具有原料资源丰富、价格便宜、环境友好、安全、环保、无毒无污染、比容量高、循环性能优异、高温特性好等众多优点而被认为是最有潜力的下一代高倍率锂电池正极材料之一。并且除了之前研究涉及的对其放电性能的影响因素外,近期另有科研人员发现分散剂的加入量对LiFePO4锂电池的放电性能有着显著影响。

  超细 LiFePO4正极材料粒度小,比表面积大,在匀浆过程中很难均匀分散,从而导致浆料黏度过高或固含量过低,进而导致涂布困难甚至无法涂布,而分散剂可以有效地降低颗粒表面能,改善 LiFePO4正极材料的分散性,保证匀浆和涂敷过程顺利进行,并最终提升电池的综合性能。

  实验采用粒度分析、流变分析、扫描电子显微镜法等技术研究了PVP分散剂添加量对超细 LiFePO4正极浆料粒度分布及流变性的影响规律。通过配方优化,制作了高倍率放电 18650型 LiFePO4锂离子电池,并对其循环及倍率等性能进行了对比研究。

结果显示:

  ①在 LiFePO4浆料中添加 PVP分散剂可有效提高浆料分散性,随着PVP加入量的提升,LiFePO4 浆料的粒度先减小后增大,浆料黏度逐渐减小,浆料从非牛顿流体向牛顿性流体转变,PVP加入量在 0.4%至0.8%的范围内可实现最优的分散效果。

  ②与未添加分散剂电池相比,添加 0.5%PVP分散剂的 LiFePO4圆型电池可得到优异的大电流循环和倍率性能。

  ③1.5A充电10A放电循环944次后,容量保持率在 90%以上。

  ④电池30A大电流放电容量可达到标称容量的94.6%。

  由此可知,高倍率锂电池的放电性能不仅与电池正极材料有关,而且与其分散剂的用量有着极大的关联,这一发现为后续制造和研究高倍率锂电池提供了可靠的理论依据。