【鋰電知識】聚合物鋰離子電池高倍率充電研究

　　聚合物鋰離子電池具有高電壓、高能量密度、自放電小、無記憶性等優(yōu)點，是現(xiàn)代人類不可缺的理想電源產(chǎn)品。現(xiàn)階段聚合物鋰離子電池高倍率放電研究已取得突破性進(jìn)展，并已形成大批量生產(chǎn)，但高倍率充電課題一直處于研究階段，國內(nèi)很多高校及研究所也積極參與聚合物電池高倍率充電課題的研究，本文主要以高倍率充電為研究對象，通過材料選形，工藝優(yōu)化實驗，實現(xiàn)聚合物鋰離子電池高率倍率充電。

一、實驗

　　1.材料的選取：選取經(jīng)過改性的人造石墨、高倍率充電電解液、隔膜紙作為實驗對象。

　　2.改性人造石墨的理化性能指標(biāo)如表1所示。

表1 改性石墨理化指標(biāo)要求

　　3.高倍率充電電解液理化性能指標(biāo)如表2所示。

表2 電解液理化指標(biāo)要求

　　4.隔膜紙理化性能指標(biāo)如表3所示。

表3隔膜紙理化指標(biāo)要求

　　5.極片的制備

     將負(fù)極材料、導(dǎo)電劑碳納米管、導(dǎo)電石墨、黏結(jié)劑（CMC與SBR）按一定質(zhì)量比在純凈水中均勻混合制成負(fù)極漿料。然后在涂布機(jī)上將負(fù)極漿料均勻涂敷在銅箔上，極片經(jīng)過烘干、分切、輥壓制作成負(fù)極極片。

　　正極制備過程如下：鈷酸鋰、導(dǎo)電、導(dǎo)電石墨、黏結(jié)劑（PVDF）按照一定質(zhì)量比在NMP中均勻混合制成正極漿料。然后在涂布機(jī)上將正極漿料均勻涂敷在鋁箔上，極片經(jīng)過分切輥壓制作成正極極片。

　　6.高倍率充電聚合物鋰離子電池制作

　　將準(zhǔn)備好的正極片與負(fù)極片搭配，卷繞成182868-240mAh型號電池芯。使用濕法16微米厚隔膜，電解液采用1M LiPF6 EC-EMC-DEC（1：1：1）。電池經(jīng)過烘干、注液、封口后靜止20h再用小電流進(jìn)行化成，化成后，電池循環(huán)的充放電制度為：以5C的電流恒流充電至4.2V，再4.2V恒壓至截止電流10mA，以1C的電流放電至3.0V。

二、測試結(jié)果

　　1.聚合物鋰離子電池高倍率充電性能

　　圖1及圖2是制成的182868-240mAh型號電芯的充放電曲線及高倍率恒流充電記錄數(shù)據(jù)，5C恒流充電容量約達(dá)到總充電容量的80%，恒流充電時間10-12min。

圖1 高倍率充放電曲線圖

圖2 高倍率恒流充電數(shù)據(jù)

　　2.高倍率充電循環(huán)性能

　　圖3是高倍率充電循環(huán)測試，5C恒流恒壓充電至4.2V，1C放電至3.0V，循環(huán)484周，容量保持率91.9%。

圖3 高倍率5C充電1C放電循環(huán)性能

三、結(jié)論

　　通過優(yōu)化負(fù)極材料、電解液及隔膜紙的選形配對，當(dāng)大倍率電流進(jìn)行充電時，鋰離子能順利嵌入到改性人造負(fù)極石墨表面，在一定程度上降低了大電流充電時產(chǎn)生的極化內(nèi)阻，提高了電極間導(dǎo)電穩(wěn)定性，改善了聚合物鋰離子電池高倍率充電性能。

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