原文传递
高功率型磷酸铁锂动力电池的研制
| 论文题名： | 高功率型磷酸铁锂动力电池的研制 |
| 关键词： | 混合动力汽车;磷酸铁;锂离子动力电池;正极材料;制备工艺 |
| 摘要： | 当前,以“低碳经济、循环经济”为主题的新型工业化正推动着新能源汽车产业的快速发展。混合动力汽车(HEV)是目前发展最快的新能源汽车,而高功率型锂离子动力电池是目前能很好地满足混合动力汽车用电池要求的高性能电池。 正极材料是制备高功率型锂离子动力电池最关键的材料之一。LiFePO4材料由于具有循环寿命长、热稳定性好、绿色环保、资源丰富和价格低廉等优点,是高功率型锂离子动力电池的首选正极材料。但是,LiFePO4材料的电子导电率和锂离子扩散速率低,导致高倍率充放电性能差,这极大地制约了其在高功率型锂离子动力电池中应用。 本论文以高温固相两步加热法制备了LiFePO4/C材料,并采用XRD、SEM及电化学测试方法对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征,研究了焙烧温度、反应碳源及碳源加入量对材料性能的影响。结果表明,在700℃的焙烧温度下,以葡萄糖为碳源制得的含碳量为6.4％的LiFePO4/C材料具有规则的橄榄石型结构及最佳的电化学性能。恒流充放电测试表明,在1C、2C及4C倍率下放电,材料的放电比容量分别为126.2mAh/g、111.8mAh/g及88.2mAh/g,材料具有良好的倍率放电性能。 掺杂是改进LiFePO4/C性能的一条有效途径。在最佳合成工艺条件下,采用高温固相两步加热法制备了掺杂Zr4+的LiZryFe1-2yPO4/C(y=0,0.01,0.03,0.05)和掺杂Y3+的LiYyFe1-1.5yPO4/C(y=0,0.01,0.02,0.03)。并采用XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安等方法研究了Zr4+和Y3+掺杂量对材料性能的影响。结果表明,LiZr0.03Fe0.94PO4/C在掺杂Zr4+的系列样品中结晶性最好,颗粒粒径细小、分布均匀,具有最佳的电化学可逆性,1C、2C及4C的放电比容量分别高达137.6mAh/g、128.7mAh/g及114.1mAh/g;而LiY0.02Fe0.97PO4/C在掺杂Y3+的系列样品中具有最佳的电化学性能,1C、2C及4C的放电比容量能分别达到130.0mAh/g、119.9mAh/g及105.2mAh/g。 分别以LiZr0.03Fe0.94PO4/C、中间相炭微球(MCMB)为正、负极活性物质,成功研制出额定容量为32000mAh的高功率型3095170型方型钢壳锂离子动力电池。重点研究了电池的荷电特性、功率特性和安全性能。测试结果表明,3095170型锂离子动力电池10C倍率的持续放电质量比能量和质量比功率分别高达70.58Wh/Kg和832W/Kg,1C循环450周,容量保持率在86%以上。安全性能测试表明,电池可靠性高,各项技术指标均达到了设计要求。 |
| 作者： | 魏思伟 |
| 专业： | 物理化学 |
| 导师： | 王先友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
