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Li4Ti5O12聚合物锂电池的工艺优化与应用研究
| 论文题名： | Li4Ti5O12聚合物锂电池的工艺优化与应用研究 |
| 关键词： | 聚合物锂离子电池;组装工艺;循环使用寿命;混合动力汽车;充放电性能;低温特性 |
| 摘要： | 快速充放电、超长的循环使用寿命以及高安全性是锂离子电池的三大技术难点。为了提高锂离子电池的充放电速度和循环使用寿命，满足电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）发展对锂电池的技术要求。本研究使用纳米级Li4Ti5O12粉末作为负极活性材料制备了聚合物锂离子电池，并与石墨材料作为负极的聚合物锂离子电池性能进行了对比。 通过示差扫描量热分析、溶解性、机械性能、吸液性能以及制作扣式电池的性能测试，明确了电池负极膜片的组成对电极和电池性能的影响。选定Elf Atochem2801的PVDF-HFP为聚合物锂电池的聚合物基体，发现当PVDF-HFP相对含量为8mass％、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的相对质量含量为75mass%、导电剂的相对含量为4mass%，膜片厚度为100μm左右时，Li4Ti5O12材料的克容量发挥达到140mAh/g以上。同时，在上述的材料配比条件下，所制备电池内阻最小。 电池按照常规聚合物锂离子电池的组装工艺进行制备，实验制备电池的型号为093448，电池在存储过程中有的发生气胀，经分析认为是Li4Ti5O12材料比表面积大，合成和存储过程中易吸收水分，水分进入电池内部导致电池产生气胀现象。为解决电池的气胀问题，对负极的制备工艺进行调整，搅拌前先将Li4Ti5O12材料在200℃下烘干12h，在氮气的气氛中进行冷却，冷却到室温后再加入到搅拌机中和其他的材料进行充分的混合。改变电池负极的制备工艺后，除去负极活性材料中所吸收的水分，成功解决电池气胀的问题。 对Li4Ti5O12负极的聚合物锂电池性能进行测试，分析和评价了其电压特性，倍率充电特性，倍率放电特性，低温放电特性，循环寿命以及安全性能等，同时与石墨负极的聚合物锂电池进行了性能的比较。测试数据表明，钛酸锂负极的聚合物锂电池在安全性能、倍率充放电性能、低温特性等方面超过石墨负极的聚合物锂电池，能够适合于在混合动力汽车和电动汽车上的应用。最后，设计和制作容量为20Ah的电池，并将电池应用于高尔夫球车上，实际测试车辆的充电和行驶表现，与之前测试的电池性能完全吻合。 |
| 作者： | 司宏君 |
| 专业： | 化学工程 |
| 导师： | 李宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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