LiCoO2锂离子电池存储性能衰退机理及改善研究

来源 :国防科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chengyihan
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随着能耗的增加和社会环保意识的提高,锂离子电池已成为社会生活中不可或缺的部分。然而在电池使用过程中存储无法避免,因此存储性能是锂离子电池很重要的性能指标,甚至成为制约电池使用的关键因素之一。目前对于电池存储性能衰退机理及如何提高存储性能的研究较少,因此本论文主要研究了LiCoO2锂离子电池的存储性能及其衰退机理,据此建立电池的存储性能预测分析模型,并通过在电解液加入添加剂以改善电池的存储性能。本论文首先研究了LiCoO2锂离子电池不同温度下的存储性能,并通过EIS和XPS探讨引起电池存储性能衰退的机理,根据实验数据和机理分析,建立起寿命预测分析模型。研究表明,正负极表面膜不完整致活性物质裸露于电解液中,使得存储过程中溶剂组分在正负极表面发生电化学氧化还原反应,同时伴随着锂盐的分解。上述过程使得存储过后电池容量保留率和倍率性能发生衰减,内阻增大,温度越高,性能衰退越严重。基于分析,认为负极内活性锂的损失是导致电池存储后容量损失的主要原因,本文建立起电池存储容量损失与存储时间和温度的关系模型:(?)。该模型能够较好的反映锂离子电池在一定条件下存储容量损失与存储时间、温度关系。由于膜完整性和锂盐的稳定性是影响电池存储性能的关键原因,本文首先研究了LiBOB成膜添加剂对锂离子电池存储性能影响。研究表明,添加剂LiBOB的加入能够促进正极完整致密表面膜的形成,同时在负极表面形成一系列稳定性较好的含草酸根硼酸盐低聚物和具有改善存储性能的Li2CO3,使得电池的存储性能得到改善。与不含添加剂电池相比,添加剂LiBOB加入后,容量保留率和倍率性能得到改善,内阻减小,当添加剂比例为3%时,电池的存储性能改善最佳。最后,本文研究了锂盐稳定剂DMAC对锂离子电池存储性能影响。研究表明含添加剂DMAC电解液与石墨负极和LiCoO2正极具有良好的相容性。但添加剂DMAC未能促进表面形成具有改善存储性能的Li2CO3,反而会破坏正极表面形成的表面膜,不仅引起正极活性物质分解和Co溶出,还将加速存储过程中电解液在正极表面的氧化速率,导致电池存储性能反而变差。与不含添加剂电池相比,添加DMAC后,容量保留率和倍率性能衰减更严重,内阻增大更明显,当添加剂比例越大时,电池存储性能恶化程度越大。
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