商业用手机锂离子电池高效化成和充电方法研究

发布时间：2017-10-09 18:21

  本文关键词：商业用手机锂离子电池高效化成和充电方法研究

  更多相关文章： 锂离子电池 电池化成 充电制度 SEI膜 电池内阻

【摘要】：锂离子电池具有电压高、能量密度大、环境污染小等优点,在小型电子产品得到广泛应用。锂离子电池在出厂前需要进行化成和预充电过程,通常工厂化成工艺和预充电过程时间较长,如果能够在保证原循环稳定性、循环效率、电池安全性能的基础上,缩短化成时间,提高锂离子电池的工厂化成和预充电过程生产效率,将对锂离子电池生产效率的提高、成本的降低具有十分重要的意义。本文研究了锂离子电池不同倍率化成和分段化成、化成后不同倍率预充电的循环性能,通过电化学交流阻抗(EIS)测试研究电池内阻在300次充放电循环过程中的变化,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段对电池正负电极材料的结构变化以及化学成分的变化进行研究。通过使用钴酸锂、磷酸铁锂为正极材料,石墨、MCMB为负极材料制成扣式电池,采用在电池的第1-2,1-4,3-4次循环中的恒流充放电阶段,分段充放电的恒流充放电阶段使用不同倍率、分段充电的方法进行充放电的循环测试,以研究不同化成方法、预充电、分段充电等循环过程对电池正负极材料的影响。研究表明,除个别倍率对负极材料的循环性能有一定影响外,其余倍率的化成、预充电、分段充电对电池的循环性能无明显影响。本文研究了Li Co O2/石墨商业锂离子电池不同倍率化成、分段化成、化成后预充电,上述三组电池以0.2C倍率进行充放电循环300次,电池的容量保持率均可达到90%以上,其中化成后预充电的容量保持率最高,可以达到96%以上,不同倍率化成电池的容量保持率可达到94%左右,1300m Ah分段化成容量保持率最低,为90%以上。通过对三组电池进行电化学阻抗谱测试,发现电池阻抗值变化不明显,说明本实验所采用的化成方法和预充电方法对电池内部阻抗影响较小。借助X射线衍射(XRD)分析,发现三组电池在进行0.2C充放电300次循环测试后,锂离子电池正负极材料的晶体结构未发生明显改变。傅立叶变换红外光谱测试(FTIR)分析发现,三组电池在300次循环测试后,其锂离子电池正负极材料化学成分无明显变化。扫描电子显微镜(SEM)观察,三组电池在进行循环测试后,锂离子电池正负极材料颗粒形貌发生变化,负极材料变化较明显,正极上有白色物质生成。
【关键词】：锂离子电池 电池化成 充电制度 SEI膜 电池内阻
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8
• 1.2 锂离子电池概况8-11
• 1.2.1 锂离子电池工作原理8-9
• 1.2.2 锂离子电池化成原理及充电方法9-11
• 1.3 相关领域国内外研究现状11-16
• 1.3.1 锂离子电池用正极与负极材料的研究现状11-15
• 1.3.2 锂离子电池化成现状15
• 1.3.3 锂离子电池充电方法现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-19
• 第2章 实验材料与研究方法19-24
• 2.1 实验药品与仪器19-20
• 2.1.1 实验药品19
• 2.1.2 实验仪器19-20
• 2.2 材料的制备20-22
• 2.2.1 扣式电池的制作20-21
• 2.2.2 扣式电池的组装21
• 2.2.3 全电池拆解21-22
• 2.3 材料的表征测试22
• 2.3.1 X射线粉末衍射仪22
• 2.3.2 傅利叶变换红外光谱22
• 2.3.3 扫描电子显微镜22
• 2.4 电池化成及充放电性能测试22-23
• 2.4.1 化成测试22
• 2.4.2 充放电循环性能测试22-23
• 2.5 全电池阻抗测试23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 扣式半电池不同化成方法及充放电循环测试24-36
• 3.1 正极材料的不同化成方法及充电循环测试24-30
• 3.1.1 正极材料的化成循环测试24-25
• 3.1.2 正极材料的预充电循环测试25-26
• 3.1.3 正极材料的化成与预充电循环测试26-28
• 3.1.4 正极材料的分段充电循环测试28-30
• 3.2 负极材料的不同化成方法及充电循环测试30-34
• 3.2.1 负极材料的化成循环测试30-31
• 3.2.2 负极材料的预充电循环测试31-32
• 3.2.3 负极材料的化成和预充电循环测试32-33
• 3.2.4 负极材料的分段充放电循环测试33-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第4章 商业钴酸锂电池化成、预充电、阻抗测试及材料表征36-63
• 4.1 锂离子电池不同方法化成及充电循环性能测试36-40
• 4.1.1 全电池的不同倍率化成循环测试37-39
• 4.1.2 全电池的分段化成循环测试39-40
• 4.2 商业锂离子电池预充电循环测试40-42
• 4.3 全电池电化学阻抗谱测试42-49
• 4.4 电池正负极材料表征分析49-61
• 4.4.1 X射线粉末晶体衍射（XRD）分析49-54
• 4.4.2 傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析54-55
• 4.4.3 扫描电子显微镜（SEM）观察55-61
• 4.5 本章小结61-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果68-70
• 致谢70-71
• 个人简历71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 成鹏;何莹;郭明聪;朱来福;和凤祥;杨桦;;中间相炭微球制备及应用概述[J];炭素;2014年02期

2 高长超;李铁虎;程有亮;赵廷凯;;中间相炭微球的研究进展[J];炭素技术;2012年02期

3 刘为刚;;提高钴酸锂电池比容量研究[J];湖南有色金属;2012年02期

4 孙学亮;秦秀娟;卜立敏;吴伟;;锂离子电池碳负极材料研究进展[J];有色金属;2011年02期

5 黄学杰;;锂离子电池及相关材料进展[J];中国材料进展;2010年08期

6 霍文敏;邢凡彬;;锂离子电池负极材料中间相炭微球的改性[J];化工科技市场;2010年04期

7 雷圣辉;陈海清;刘军;汤志军;;锂电池正极材料钴酸锂的改性研究进展[J];湖南有色金属;2009年05期

8 廖文明;戴永年;姚耀春;易惠华;熊学;;4种正极材料对锂离子电池性能的影响及其发展趋势[J];材料导报;2008年10期

9 张联忠;徐强;杜萍;;影响锂离子蓄电池负极SEI膜结构及性质的因素[J];电源技术;2008年01期

10 张宝;郭华军;李新海;王志兴;彭文杰;;锂离子电池炭负极的结构与特性及其电化学性能[J];中南大学学报(自然科学版);2007年03期

，

本文编号：1001693