锂离子电池单体的再制造技术试验研究

发布时间：2017-12-05 13:12

  本文关键词：锂离子电池单体的再制造技术试验研究

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【摘要】：锂离子电池具有质量轻、比容量大、放电功率高、快充性能好和循环寿命长等优点,使其在电动汽车、电动工具、储能装置、航天航空、电子产品等领域得到广泛地应用。随着人们环保意识的增强和自然资源的短缺,电动汽车得到了飞速地发展,产生了大量的废旧锂离子电池,带来了严重地二次污染和大量地资源和能源浪费。近些年来,再制造技术的兴起,为解决这些问题提供了全新的方案。因此,开发新型环保、高效、节能的锂离子电池再制造技术具有重要的研究价值和应用价值。针对现有的锂离子电池再制造方法中存在的再制造品质控制难、环境污染严重、操作安全性差和成本过高等问题,提出电池内阻这个再制造时机指标,并提出一种基于脉冲激光清洗技术的锂离子电池电极的再制造修复方案。通过建立锂离子消耗量与固体电解质(SEI)膜厚度的增长模型,分析磷酸铁锂电池工作的三种状态及各个状态中电池容量衰减的主要原因,为寻找特定型号的锂离子电池的再制造时机提供理论基础。进而,搭建电池充放电平台来研究电池容量、电池内阻和循环次数之间的关系,确定当电池内阻为初始内阻的3.5-4倍为该型号电池的再制造时机。从脉冲激光与电极表面SEI膜的作用过程中存在的物理和化学现象出发,建立了烧蚀效应、热力学效应和光化学效应的理论模型；通过单因素实验,并应用场发射显微镜、红外光谱和电子探针进行表面表征,确定了给定实验条件下电极再制造的合适脉冲激光能量密度为0.142J/mm2；基于理论分析了脉冲激光光斑间搭接率(γ1)与激光道间搭接率(γ2)对表面清洗洁净度的影响,结合实验最终得出再制造的工艺参数为13.4%γ1≤20%、25%y2≤30%。此外,为了评估再制造后锂离子电池的性能,定量地分析了再制造前后电极表面磷酸铁锂颗粒的粒度数；通过实验手段测得再制造前后微型单层电池的内阻,测试了锂离子电池再制造前后的电化学性能；最后,通过电极断面SEM图,从理论上预测了再制造电池的电池容量恢复率。实验表明,通过脉冲激光技术再制造的电池,电池容量能恢复到初始容量的95.28%,比传统的化学方法电池容量恢复率高出近5个百分点。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

【参考文献】

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1 徐滨士;;再制造工程的现状与前沿[J];材料热处理学报;2010年01期

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本文编号：1254923