超声无损技术用于锂离子电池负极析锂的探究

发布时间：2020-05-25 18:56

【摘要】：锂离子电池因其单体电压高、无记忆效应、自放电小等优点而广泛应用于各个领域,但是,锂离子电池本身也有不足之处,比如其安全性能和能量密度还不完全能满足人们预期。析锂是制约锂离子电池发展的重要因素之一,也是引起电池内阻增大,容量衰减的主要元凶。而业内还没有效地针对锂离子电池负极析锂的有效检测手段,常规的通过拆解电池观察的方法效率低,且具有一定的误差。超声检测作为新兴的无损检测手段,具有效率高、成本小、无污染且定位精准的特点。本文创新性地提出以超声波无损技术对锂离子电池负极析锂进行检测,并以验证这种方法的可行性为目的。搭建单点检测系统以筛选出适合于电池检测的耦合介质,搭建全局扫描系统对电池进行全局扫描,并将扫描结果与电化学静置电压法所得结果对比,并进一步拆解电池观察负极表面进行验证。实验结果表明:在0℃下,以1.5 C倍率充电的锂离子电池,在超声扫描所获得的色谱图中显示大规模蓝色区域,判定该电池发生了析锂。而后,经过电化学中的静置电压法和拆解电池观察负极表面,验证了超声对锂离子电池析锂检测的可行性。在此基础上,将电芯置于液态耦合介质,并通过换热系统将耦合介质温度控制在0℃,采集充放电循环状态下电芯的色谱图,经过实时监测,验证了超声对锂离子电池析锂的有效性。
【图文】：

钴酸锂,层状,锂离子电池

图 1.2 六方层状钴酸锂[12]图 1.3 橄榄石结构磷酸铁锂[13]Figure 1.2 Structure of hexagonal LiCoO2[12]Figure 1.3 Structure of Peridot LiFePO4[13]锂离子电池正极材料的发展趋势势必是往提高能量密度和安全性能的方向发大型电动大巴对锂离子电池安全性能有硬性指标，而家用电动轿车对续航能力有格需求，相关国家政策也对这些性能指标树立了相应的门槛，即只有续航能力达到定要求才能获得政府补贴，而对于大型载客汽车，国家强制规定只能用安全系数高，高温稳定性最好的磷酸铁锂电池。对于正极材料的研发和改性络绎不绝，开发能够兼顾续航能力和安全特性的锂离子电池正极材料无疑是整个行业重中之重。1.2.2 锂离子电池的负极材料锂离子电池在充放电的过程中，负极承担着锂离子和电子的载体的角色，用于储和释放锂。一般负极占整个体系 5 %~15 %，在锂离子电池中十分重要，很大程地决定了电池的性能。锂离子电池的负极材料通常需要满足的特点有：自身具有较

磷酸铁锂,橄榄石

图 1.2 六方层状钴酸锂[12]图 1.3 橄榄石结构磷酸铁锂[13]Figure 1.2 Structure of hexagonal LiCoO2[12]Figure 1.3 Structure of Peridot LiFePO4[13]锂离子电池正极材料的发展趋势势必是往提高能量密度和安全性能的方向发大型电动大巴对锂离子电池安全性能有硬性指标，而家用电动轿车对续航能力有格需求，，相关国家政策也对这些性能指标树立了相应的门槛，即只有续航能力达到定要求才能获得政府补贴，而对于大型载客汽车，国家强制规定只能用安全系数高，高温稳定性最好的磷酸铁锂电池。对于正极材料的研发和改性络绎不绝，开发能够兼顾续航能力和安全特性的锂离子电池正极材料无疑是整个行业重中之重。1.2.2 锂离子电池的负极材料锂离子电池在充放电的过程中，负极承担着锂离子和电子的载体的角色，用于储和释放锂。一般负极占整个体系 5 %~15 %，在锂离子电池中十分重要，很大程地决定了电池的性能。锂离子电池的负极材料通常需要满足的特点有：自身具有较
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912

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