大功率型磷酸鐵鋰離子電池的制備

黃鋒濤 閆曉前

摘要：磷酸鐵鋰電池作為新能源的最為關(guān)鍵的電池，是最為矚目的新能源電池，文章采用磷酸鐵鋰為正極材料制成磷酸鐵鋰18650型電池，電池的容量為1200mAh，電池在不同倍率下的放電性能保持良好的容量，循環(huán)壽命可以達(dá)到400次以上。極端條件下電池未發(fā)生爆炸和起火等不安全事故，說明電池可以用于電動工具和電動汽車中。

關(guān)鍵詞：18650;磷酸鐵鋰;安全性;大功率;電池

0? 引言

儲能材料這些年來越受重視，作為可以重復(fù)利用的新能源備受矚目，鋰離子電池作為可以重復(fù)利用的新能源，具有能量密度高，使用壽命長，工作電壓高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)等電子產(chǎn)品中，過去幾年來，鋰離子電池已經(jīng)逐漸應(yīng)用到混合電動車輛，電動車輛等領(lǐng)域，目前迫切需要制成壽命更長、容量更高的鋰離子電池電芯。

橄欖石型的磷酸鐵鋰作為一種新型能源材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋰離子電池中。磷酸鐵鋰相對于其他鋰離子電池具有安全性能好，循環(huán)壽命長優(yōu)點(diǎn)。無憶效應(yīng)和對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)，從而受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。

1? 實(shí)驗(yàn)

1.1 電池的制備

正極利用磷酸鐵鋰，導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照92：4：4的比例混于NMP中。負(fù)極利用石墨，導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照93：4：3的比例混于CMC中，分別混合均勻，正極涂布于厚度15μm的鋁箔上，負(fù)極涂布于厚度10μm的銅箔上，正極部分壓實(shí)密度為2.3g/cm3，負(fù)極部分壓實(shí)密度為1.42g/cm3，電池的設(shè)計(jì)容量為不低于1200mAh。

1.2 電池的化學(xué)性能測試

電池的放電容量利用新威爾電池測試儀，電池的循環(huán)壽命用電池測試儀，放電電壓范圍為2.8V-3.6V。電池的安全性能用拜特電池測試儀。

2? 結(jié)果與討論

2.1 電池的放電性能

將已經(jīng)制成的電池化成放置，電池進(jìn)行不同倍率的測試。其中1C倍率下電池的容量為1220mAh，達(dá)到電池的設(shè)計(jì)容量，電池的放電平臺是3.3V，5C倍率下電池的容量為1180mAh，由于正極材料的極化作用，電池的放電平臺明顯的下降到3.0V，然后經(jīng)過10C和15C倍率，電池的容量仍然可以達(dá)到960mAh以上，為初始容量的80%，當(dāng)以18C和20C倍率時(shí)，電池的容量已經(jīng)下降到無法再利用，說明電池在高倍率下具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，電池非常適用于大功率下工作。（圖1）

2.2 電池循環(huán)壽命

電池用大功率充放電，其中充電倍率為1C，放電為5C，電池的初始容量為1200mAh，經(jīng)過大功率充放電430余次后，電池的容量仍保有960mAh，保持最初容量的80%，說明在高功率下電池具有良好的循環(huán)壽命，很適合應(yīng)用于電動工具和新能源汽車上。

2.3 電池的安全性能

作為一切應(yīng)用的前提，電池的安全性能是應(yīng)用的核心和最為關(guān)鍵的因素，本電池采用最為極端的針刺實(shí)驗(yàn)，利用電池安全測試儀中直徑為4mm的鋼針，沿著充滿電的電池的側(cè)面刺穿電池，電池發(fā)出響聲，但沒有起火和爆炸，電池的蓋帽完好無損，說明電池的安全性能優(yōu)良，具備了在極端條件下工作的性能，適合各類電動工具和汽車的使用。

3? 結(jié)論

本文利用最先進(jìn)的磷酸鐵鋰正極材料制成磷酸鐵鋰電池，電池的容量設(shè)計(jì)為1200mAh，電池的型號為18650型，電池在1C大倍率下充電，5C倍率下放電測試電池的循環(huán)壽命達(dá)到430次以上。電池經(jīng)過最為極端的針刺實(shí)驗(yàn)，仍未發(fā)生火災(zāi)和爆炸，電池安全性能完全達(dá)到要求，說明電池具有非常好的應(yīng)用前景。

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