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原文传递磷酸铁锂动力锂离子电池的研究

论文题名：	磷酸铁锂动力锂离子电池的研究
关键词：	磷酸铁锂电池;制备工艺;阻燃性能;安全性分析;电动汽车;循环性能
摘要：	由于磷酸铁锂具备优异的循环性能以及较高的安全性,目前我国大部分电动汽车尤其是纯电动汽车(EV)将磷酸铁锂锂离子电池作为首选动力电源。但是碳包覆磷酸铁锂具有较大的比表面积,这就使得磷酸铁锂在浆料制备过程中极易团聚,给电极的制备带来困难。　　相较于锂过度氧化物,LiFePO4对热滥用更加稳定,是目前最安全的正极材料。但我国电动汽车在示范过程中依然出现了恶性安全事故,因此本文针对以上问题,重点研究了锂离子电池制备工艺对电池性能的影响,以及阻燃电解液对电池性能以及安全性的影响。　　本论文研究了LFP(磷酸铁锂)材料的生产工艺、物理特性、导电剂、粘合剂、N/P等设计参数对电池性能的影响。采用A厂生产的D502.5μm、振实密度1.1g/cm3、压实密度2.4g/cm3的磷酸铁锂可以获得粘接效果较好的正极片,且其循环、倍率以及温度(高温、低温)等综合特性最佳;高分子量(百万级)PVDF(聚偏二氟乙烯)作为粘结剂可以提高电极的粘接强度、降低粘结剂用量、提高电池的比能量和循环寿命;相较于片状石墨,葡萄链状导电炭黑形成的导电网络更紧密,可以提高电极的倍率性能以及循环寿命;N/P比影响电池的循环寿命,在1.02~1.17的范围内,随着N/P比增加电池循环寿命递增,当N/P比为1.17时,2500次循环容量保持率由N/P比为1.02时的72.2％提升至97.2%。　　对匀浆方式以及烘干方式也进行了初步研究,相较于行星分散方式,行星分散作为预分散、采用高剪切分散可以提高浆料的细度、均匀性及流变特性,进而提高电极的一致性;采用真空匀浆可以有效去除浆料中的气泡,对于NMP作为溶剂的体系,-0.08MPa的真空度较为合适;采用低温烘干可以提高电极的粘接强度进而提高电池的循环寿命。　　本论文还通过自熄时间、电导率、循环寿命、安全性等研究了阻燃电液对电池综合性能的影响,在1mol/LLiPF6、EC:DEC:EMC=1:1:1电解液中添加定量的磷酸酯TPP、TMP都能使电解液具备良好的阻燃性能;虽然磷酸酯TPP、TMP的使用降低了电解液的电导率,但在较低的浓度下(质量浓度小于7%)对电池的循环性能影响不大,与TMP比较,添加了TPP的电解液具有更好的阻燃效果。
作者：	石治国
专业：	化学工程
导师：	单忠强;刘雪省
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文