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锂离子电池复合正极的性能研究

【摘要】: 本文分别以LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2和LiCoO2为活性物质,采用溶液浇铸法制备锂离子电池复合正极。研究了粘结剂质量含量和导电剂的种类以及质量含量的不同对复合正极的电性能的影响,并且讨论了复合正极与电解液的相容性,最后初步探讨了不同的放电倍率对18650锂离子电池的充放电性能和循环性能的影响。 实验结果表明,粘结剂PVDF的含量会影响LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2与LiCoO2复合正极的充放电性能。粘结剂PVDF质量含量对LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2和LiCoO2这两种复合正极的电性能的影响相同。复合正极中PVDF的含量存在一个最佳值。粘结剂PVDF质量含量为4%时,两种复合正极的首次放电容量达最大,组装的半电池首次循环后的阻抗最小,以LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2复合正极组装的半电池首次充放电效率为91%,复合正极的放电容量为190mAh/g,以LiCoO2复合正极组装的半电池首次充放电效率为92%,正极的放电容量为128.8mAh/g,且LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2和LiCoO2复合正极组装的半电池前五次循环性能良好。 在导电炭黑、乙炔炭黑和鳞片石墨+乙炔炭黑(1:2)三种导电剂中,导电炭黑作导电剂的半电池电性能最佳。导电炭黑的含量是影响LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2与LiCoO2两种复合正极的电性能的重要因素之一。导电炭黑对LiCoO2复合正极和LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2复合正极的影响一致。导电炭黑含量为3%时,LiCoO2和LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2两种复合正极的电性能最佳,前五次循环伏安曲线看出具有良好的可逆循环性能。导电炭黑含量不同的LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2和LiCoO2复合正极组装的半电池化成后的阻抗不同,且循环20次的电池的阻抗与电池化成后的阻抗相比,阻抗的变化也存在差异。导电炭黑含量高的试样的阻抗增加不到一倍,导电炭黑含量低的试样的阻抗增大了两倍。增加导电炭黑含量还可以提高阴极的大电流放电能力。电解液体系(1mol/L的LiPF6/混合溶剂)中EC:DEC:DMC的配比不同对正极与电解液的界面会产生影响。当混合溶剂中EC:DEC:DMC=1:1:1时,电解液与复合正极的相容性最好。 不同放电倍率也会影响18650锂离子电池的性能。放电倍率在0.5C以下时,放电电流对其容量影响不大,且充放电电压平台不变。充放电倍率大于0.5C时,随着充放电电流的增大,电池的充放电容量减小。

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