天津大学
硕士学位论文
液态软包装锂离子电池工艺及电化学性能研究
姓名：刘圣迁
申请学位级别：硕士
专业：应用化学
指导教师：刘建华
20031201
中文摘要
作为二十一世纪理想的绿色环保电源，锂离子电池有着十分广阔的应用前景，目前国外对锂离子电池的研究和开发都给予了极大的关注。随着人们研究的深入，其种类也日趋多元化。液态软包装锂离子电池采用与液态锂离子电池相似的液态电解液做为锂离子在正负极之间传输的介质，而电池壳体则采用聚合物锂离子电池用的铝塑复合膜，它具有质量轻，工艺简单，外形设计灵活方便，成本低等特点，是一种新型的锂离子电池产品。
本论文研究了制造液态软包装锂离子电池的工艺，对工艺研究中出现的技术难点进行了深入分析。重点研究了负极材料预处理、包装材料的优选、电池封装工艺、加液量及化成制度对液态软包装锂离子电池的性能影响。考察了０５３０４８型成品液态软包装锂离子电池的各项电化学性能及安全性能。
对经过不同充放电循环次数的石墨电极作界面交流阻抗图谱，得出负极上８ＥＩ膜主要在电池首次循环中形成；运用气相色谱分析电池首轮循环产生的气体，表明负极表面ＳＥＩ膜形成时会伴随着电池的气胀及不可逆容量损失。针对此问题确定了以化学方法在天然石墨表面沉积上含有磷化物、铬化物的材料，形成类似于ＳＥＴ膜的阻化膜的石墨预处理方法。此方法处理的石墨与未处理的石墨及表面镀金属层改性、高温氧化改性的石墨比较，电池首次不可逆容量损失减少，气胀程度得到改善，循环稳定性及倍流充放电能力也有较大提高。
根据液态软包装锂离子电池生产的实际要求，研究制定出了铝塑复合膜性能测定技术及标准，优选出一种基本结构为六层、总厚度为１１３ｐａｎ的铝塑复合膜，依照此复合膜的材料、结构及性质确定了以冲壳成型技术和热板粘结技术为主的电池封装技术，并利用加气室的方法从封装工艺上解决了电池首轮循环气胀问题。
通过研究电池容量、内阻与加液量的关系以及不同加液量电池的容量分布情况，确定了０５３０４８型液态软包装锂离子电池的精确加液量为２．２９。比较常规化成制度及改进化成制度，以ＣＣ恒流化成，能使电池得到很好的活化，并减轻气胀对电池性能的影响。
对０５３０４８型液态软包装锂离子电池进行性能检测，０．２Ｃ５、０．５Ｃ５、１Ｃ５三种倍率放电容量均在５００ｍＡｈ以上，３．６Ｖ放电电压平台分别为９２．２％、８６．１％、７５．８％，循环寿命达３００次以上，容量衰减率小于１０％。其环境适应性能、高低温性能、自放电性能及安全性能均达到或超过了国标（ＧＢｆｒ１８２８７．２０００）水平。
关键词：软包装锂离子电池铝塑复合膜ＳＥＩ膜化成制度
气胀电化学性能
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｔｉｍｅｌｉｔｈｉｕｒｎ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓａｓｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｉｎ２１ｃｅｎｔｕｒｙｈａｖｅｂｅｅｎｄｒａｗｎｃｌｏｓｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｓｏｆｔ—ｐａｃｋａｇｅｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｉｓａｎｅｗ－ｓｔｙｌｅｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ．Ｉｔ’ＳｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｉｓｌｉｑｕｉｄａｓｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓａｎｄｔｈｅｃｒｕｓｔｉｓＡ１ｃｏｍｐｏｕｎｄｐａｃｋｉｎｇｆｉｌｍａｓｐｏｌｙｍｅｒｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ．Ｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｓｏｆｔ－ｐａｃｋａｇｅｈｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｈａｓｍａｎｙｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ、ｓｉｍｐｌｅｔｅｃｈｎｉｃｓ、ｆｌｅｘｉｂｌｅｓｈａｐｅｄｅｓｉｇｎ、ｌｏｗｃｏｓｔａｎｄＳＯＯｎ．
Ｉｎｔｈｅａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｓｏ．ｐａｃｋｉｎｇｌｉｔｈｉｎｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃｓｒｅｓｅａｒｃｈｗｅｒｅａｍｐｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｃａｔｈｏｄｅ，ｃｈｏｏｓｅｓｏｆｔｐａｃｋｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｅｃｈｎｉｃｓｏｆｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ，ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃｏｎｔｅｎｔａｎｄａｃｔｉｖａｔｉｏｎｔｈａｔａｆｆｅｃｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂａｔｔｅｒｉｅｓｗｅｒｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．Ａｌｓｏ，ｗｅｔｅｓｔｅｄｔｈｅｖａｒｉｅｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆ０５３０４８ｔｙｐｅｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｓｏｆｔ－ｐａｃｋａｇｅｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ．
ＩｍｐｅｄａｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｙｃｌｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＳＥＩｆｉｌｍｆｏｒｍａｔｔｅｄｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｃｙｃｌｅ，ａｎｄｔｈｅｇａｓｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｇａｓｏｆｂａｔｔｅｒｉｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｂａｔｔｅｒｉｅｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｇａｓａｎｄｌｏｓｔｃａｐａｃｉｔｙ埘ｍｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＳＥＩ．Ｓｏ．ｐｕｔｔｈｅｐｈｏｓｐｈｉｄｅａｎｄｃｈｒｏｍａｔｅｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｔｈｅｇｒａｐｈｉｔｅｔｏｉｎｓｔｅａｄＳＥＩ，Ｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌｏｓｉｎｇｏｆｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｇａｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．
Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｏｆｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｓｏｆｔ－ｐａｃｋａｇｅｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ，ｏｎｅｋｉｎｄｏｆＡＩｃｏｍｐｏｕｎｄｐａｃｋｉｎｇｆｉｌｍｗｈｉｃｈｈａｓｓｉｘｌａｙｅｒａｎｄｌｌ３ｐｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓＷａｓｃｈｏｓｅ．ＴｈｅｆｉｌｍｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｗｅａｄｏｐｔｉｎｇＣｕｐｒｏｔａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｈｏｔｐｌａｔｅａｄｈｅｓｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｏｆｂａｔｔｅｒｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｔｈｅｇａｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｆｉｒｓｔｃｙｃｌｅｂｙｔｅｃｈｎｉｃｓｏｆｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ．
ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅ
Ｔｏｔｈｅ０５３０４８ｔｙｐｅｂａｔｔｅｒｉｅｓ，ｔｈｅｂｅｓｔｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃｏｎｔｅｎｔｉｓ２．２９，ａｎｄｔｈｅｂｅｓｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎｉＳＣＣｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅ．ＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｉｅｓａｔＯ．２Ｃ５、Ｏ．５Ｃ５、１Ｃ５ｗｅｒｅａｌｌｂｅｙｏｎｄ５００ｍＡＥａｎｄｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｆｌａｔｓｏｎ３．６ＶＷｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ９２．２％、８６．１％、７５．８％．ＣｙｃｌｅｌｉｆｅＷａｓ３００ｔｉｍｅｓ。ｔｈｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｏｆｃａｐａｃｉｔｙｌｅｓｓｔｈａｎ１０％．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｄａｐｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ、ｈｉ曲ａｎｄｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｅｌｆ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｂａｔｔｅｒｙｅｎｔｉｒｅｌｙｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆＣｈｉｎａ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｏｆｔｐａｃｋｉｎｇｌｉｔｈｉｕｍ—ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙＡ１ｃｏｍｐｏｕｎｄｐａｃｋｉｎｇｆｉｌｍ
ＳＥＩｆｉｌｍａｃｔｉｖａｔｉｏｎｇａｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤盔盘兰或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者躲抒够一期：妒；年伽罗日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解墨洼盘璧有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫壅盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）
学位论文作者签名
、＾
劢ｆ否
＼Ｊ
导师签名纠鲫
签字日期：功口；年肛月妒日签字日期：加；年ｆ≯月日日
第一章文献综述
１．１锂离子电池概论
１．１．１锂离子电池的发展简史
自从１８９５年ＧａｓｔｏｎＰｌａｎｔｅ提出铅酸电池的概念以来，化学界一直在研究新的高比能量、长循环寿命的二次电池。自然界中锂元素的电池电位最低，它和石墨等电池组对成电池将获得最高的电压。锂离子电池与传统电池相比有着能量密度大、充放电寿命长、无污染、工作电压高等诸多优势性能。锂离子电池一诞生，发展势头极为迅猛，其在小型便携式消费性电子产品、通信产品、军用产品、航空航天设备、电动车量等都具有广泛的用途。
锂电池和锂离子电池是２０世纪开发成功的新型高能电池。
锺电池一般指锂一次电池和锂二次电池。这种电池的负极是金属锂，正极用Ｍｎ０２，ｓｏｃｈ，Ｓ０２，（ＣＦ；）Ｔｌ等。其中锂一次电池的研究始于２０世纪５０年代，７０年代进入实用化。因其具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、储存寿命长等优点，已广泛应用于军事和小型民用电器中，部分代替了传统电池。锂二次电池因安全性能尚未完全解决，一直处于不断研究完善之中［１１。
１９９０年ＭｏＬｉ和Ｓｏｎｙ两大电池公司宣称将接出以碳为负极的锂离子电池。１９９１年，日本索尼能源技术公司与电池部联合开发了一种以聚糖醇热解碳（ＰＦＡｌ为负极的锂离子电池。１９９３年，美国Ｂｅｌｌｃｏｒｅ（贝尔电讯公司）首先报导了采用ＰＶｄＦ工艺制造成聚合物锂离子电池（ＰＬＩＢ）。
国内生产聚合物锂离子电池的厂家也在２０世纪９０年代相继问世，１９９９年１２月厦门宝龙工业有限公司、２０００年７月广东惠州ＴＣＬ金能电池有限公司先后投产。
电动汽车、航天和储能等部门用的大容量锂离子电池正处于开发试验阶段。１９９５年索尼公司试制的大型锂离子电池（１００Ａｈ）经Ｎｉｓｓａｎ公司试用于电动汽车上，据称电池循环寿命达１２００次，相当于可行驶１９３１１２ｋｍ。１９９８年法国萨福特公司在第九届国际锂电池会议上宣布电动车用锂离子电池（５０Ａｈ）已达到中试生产阶段Ｉｌ２Ｉ。
１．１．２锂离子电池的发展现状及前景
锂离子电池的应用前景十分广阔，据统计，目前，仅移动电话使用的电池中
锂离子电池就占７０％以上，而中国移动电话用户为全球第一，从１９９８年底的４２００万用户激增到２００１年底的１４４８０万户，已占中国１２．７６亿人口的１１％，中国己成为全世界移动电话用户规模最大的国家，并且今后几年的用户还将继续扩大，这表明锂离子电池还有很大的潜在市场。随着高新技术的发展和人民生活水平的提高，锂离子电池制造技术的进步和电池成本的下降，又将大大加快现代移动通讯和家用电器的发展速度，并促进国防军工、电信技术的发展。可以预言，锂离子电池将成为２ｌ世纪人造卫星、宇宙飞船、潜艇、鱼雷、军用导弹、火箭、飞机等现代高科技领域的重要化学电源之一。大容量、高功率的动力型锂离子电池将成为环保型电动汽车的理想电源【ｌ’２１。
从世界电池生产大国日本来看（图１．１为其近２５年的电池销售回顾），Ｎ－－十世纪末，锂离子电池与Ｃｄ／Ｎｉ、Ｎｉ／ＭＨ电池形成三足鼎立的局面。１９９８年，三种电池的世界总生产能力分别达到三亿、十亿和七亿只∽。
１Ｒ董皿若固ｇ
嘉莲器童
∞一
一《。舞凇：
．１鼬１９１５：ｌｉｆｏｌ籁’１９９０１目ｆ１５
年份
Ｙｊ牡
图卜１日本过去２５年电池销售回顾【３】
Ｆｉｇ．１－１Ｒｅｖｉｅｗｏｆｓａｌｅｓｏｆｂａｔｔｅｒｉｅｓｄｕｒｉｎｇｐａｓｔ２５ｙｅａｒｓｉｎＪａｐａｎ
１９９７年７月，在美国试验的ＮｉｓｓａｎＡｌｔｒａＥＶ配备了ＳｏｎｙＬＡ４ＬＢ（９４Ａｈ，２８．８Ｖ，９０Ｗｈ’ｋｇ－－１，３０ｋｇ）锂离子电池，并于１９９８年推向加州市场。１９９７年１０月，法国推出了欧洲第一辆使用锂离子电池的电动汽车Ｐｅｕｇｅｏｔ１０６ＥＶ。目前，在锂离子动力电池研究方面领先的厂商有日本Ｓｏｎｙ，德国Ｖａｒｔａ和法国Ｓａｌｔ。１９９５年，索尼公司公开宣布以锂离子蓄电池组合成的电池组作为电动汽车
电源。该公司已研制出容量为１００Ａｈ的单体电池，以８只串联或以１２只串联组成电池组，该车可乘坐４人，重量为１．７吨，最高行速可达１２０Ｋｍ／ｈ，一次充电可行驶最大距离为２００Ｋｉｎ。随后，法国ＳＡＦＴ公司和德国瓦尔塔公司也分别开发出了１００Ａｈ（以ＬｉＮｉ０２为正极）和２５—６０Ａｈ（以ＬｉＭｎ２０４为正极）的用于电动汽车的锂离子蓄电池单体。ＳＡＦＴ公司的第一目标是制造循环性能好的工业化生产的容量为１００Ａｈ的单体电池。目前正在从技术上作深入研究【４】。
据报道【５Ｊ，由美国三大汽车公司以及美国能源公用局和美国能源部组成的美国先进电池联合会（ｕｓＡＢｃ），委托德国瓦尔塔公司和美国的杜拉谢尔公司研制电动汽车用的锂离子蓄电池研究项目，己达到了预定要求。目前他们已开始了第二阶段的合作研究，以使电动汽车更具有竞争力。据预测，１９９７年美国电动汽车所用电池的销售额为８００万美元，到２００７年，将增长到３０亿美元，年平均增长率为８１％。
对于锂离子电池来说，限制它发展的主要因素是成本高，这是因为（１）其操作条件苛刻（２）材料成本较贵。而产品在市场上的竞争力，既依赖于产品的性能水平，又很大程度上取决于性能价格比。近年来，世界各发达国家锂离子工业高速发展，造成锂离子电池的市场竞争激烈，其价格一降再降，发达国家锂离子电池的第一个黄金时代已经结束。当然，这并不意味黄锂离子电池的产量会下降，只是销售收入会有所降低。日本作为锂离子电池的发源地和最大生产国，近年来虽然价格下调，如表１．１所示，但总的数量还是保持着高速度的增长势头【¨】。
表１．１日本锂离子二次电池的价格
旦！：！：！：坠呈曼竺！！！坐兰竺：！！呈皇堂！翌ｉ呈！翌竺
年份／年１９９３１９９４１９９５１９９６１９９７１９９８１９９９ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ／元１４１０１３００１２４０１０６６１００３９０６６９１
我国的情况不同于日本，比日本落后６～８年左右，目前正处于推介期。所以中国锂离子电池工业的发展前景很好，随着手机和笔记本电脑等便携式电子设各的迅速发展和推广，锂离子电池的市场规模将会不断扩大，用量将会出现一个飞跃。高科技、高附加值的锂离子电池以被国务院列入重点发展项目，国内企业在今后更应将注意力放在锂离子电池的工艺简化和成本降低上去，使锂离子电池成为中国电池工业新的经济增长点。
１．１．３研究锂离子电池的意义
锂电池作为能源储备在工业与日常生活方面的应用十分广泛。但是锂电池的
再充电及安全问题没有得到解决。人们曾选用锂合金Ｌｉ／ＡＩ、伍德合金取代金属锂片作负极材料，但其安全问题仍未彻底解决。
因此九十年代初开发成功了锂离子电池。锂离子电池是把Ｌｉ＋嵌入碳负极中，取代了传统的金属锂或锂合金负极，从而它的正负极材料均为能发生锂嵌入一迁出反应的物质。在充放电过程中，锂离子在正负极闯不断嵌入一迁出，却没有金属锂的析出，因此锂离子电池又被称作“摇椅电池”【９‘１”。由于不含金属锂，
从而解决了锂电池不稳定及危险性的难题。锂离子电浊，根据电解质不同可分为液态电解质和固态电解质两类［１ｔｌ。液态电解质锂离子电池是以离子状态嵌入其它物质中，它的负极是石墨；正极是含锂的过渡金属氧化物，电解质是铿盐的有机溶剂，充电时正极中的锂离子脱离晶格，经过电解质嵌入到负极石墨间，放电时过程相反，在充放电过程中锂离子往返于正负极之间。
表１．２锂离子电池与其它二次电池的性能比较
Ｔａｂ．１－２Ｃｏｍｐａｒｅｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｂａｔｔｅｒｉｅｓ
与其它二次电池（即镉镍电池和镍氢电池）相比，锂离子电池具有更良好的综合性能，电池的平均电压为３．６Ｖ，约为上述两种电池的３倍；与相同瓦时数的镉镍和镍氢电池相比，重量约为镉镍电池的一半，体积比镉镍电池小接近一半，比镍氢电池小约２０，扣３０％，真正达到了高比能量。平均比能量是镉镍电池的２．６倍，是金属氢化物镍电池１．７５倍，如果用电器只需３Ｖ左右电压时，则～只锂离子蓄电池即可满足，而镉镍电池和金属氢化物镍电池需３只串联。这样不仅节约了空间体积，又降低了成本，同时又可以消除电池串联组合时各电池容量必须相互匹配的问题，从而增加能量密度和使用的可靠性。而且该电池既无记忆效应又无环境污染，还具有应用温度范围宽，自放电率低，循环寿命长，安全性能好，可快速充电（两小时即可达到完全充电状态）等独特优势，表１．２列出了锂离子电池与镉镍和镍氢电池等二次电池的各种性能比较。
１．２锂离子电池工作原理及简介
锂离子二次电池的反应实质上为一个Ｌｉ＋浓差电池，图１．２表示了它的工作
原理ｆ２１。
ｅｅ
厂丙醉Ｉ—ｊ
１Ｌ一，—ｊ【——ｅ放电Ｉ正极隔膜充电负极
集电仕：。裂《矿》翘搿ｏｅｎ‰。。≮貉鸯
集
电
体
。氧原子。金属原子?锂母碳原子
ａ原理图蘸豺Ｌｉ。Ｍ０２石墨
ｂ示意图
图１．２锂离子电池的工作原理示意图
Ｆｉｇ．１１２Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ
ａ－Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｂ－Ｓｋｅｔｃｈｍａｐ
由图可知该电池的工作过程仅仅是锂离子从一个电极脱嵌，进入另一个电极嵌入的过程。充电时，Ｌｉ＋从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格，正极处于贫锂态；放电时，Ｌｉ＋从负极脱出并插入正极，正极为富锂态。为保持电荷的平衡，充、放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Ｌｉ＋一起在正负极间迁移、使正负极发生氧化还原反应，保持一定的电位。工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Ｌｉ＋的浓度有关。以石墨／锂钴氧电池为例，充电时正极ＬｉＣ００２中的锂离子迁出，经过电解液，嵌入石墨的碳层间，在电池内形成Ｌｉ．ＧＩＣ锂碳层间化合物；放电时，过程刚好相反，即锂离子从石墨负极的层间迁出，经过电解液，进入正极ＬｉＣ００２中。Ｃ／ＬｉＣｏＯｚ电池的各电极反应和电池的反应分别为：负极：６Ｃ＋ｘＬｉ’＋ｘｅ。；兰Ｌｉ。Ｃ６（１．Ｉ）
正极：ＬｉＣ００２；＝ｘＬｉ’＋Ｌｉｌ＿ｘＣｏＯｚ＋ｘｅ。（１—２）
电池总反应：ＬｉＣ００２＋６Ｃ；兰Ｌｉｌ．。Ｃ００２＋Ｌｉ。Ｃ６（１－３）
电极正极活性物质为涂覆在集流体铝箔上的嵌锂过度金属氧化物，负极活性物质为石墨等碳材料，集流体是铜箔。六氟磷酸锂等为电解质的有机电解液【１２］。
在表１－３中列出了锂离子电池常用的正极、负极、电解质和隔膜材料。
表卜３锂离子电池原材料‘ｂ
Ｔａｂ．１—３Ｓｏｕｒｃｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｌｉｔｈｉｕｍ—ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ
１．２．１离子电池的正极材料
作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子的贮存库。为了获得输出电压较高的锂离子电池，作为电池正极的材料应具备以下条件：（１）比能量高，电极电位高；（２）充放电反应可逆性好；（３）在所要求的充放电电位范围内，与电解液的兼容性好，溶解度低（自放电小）：（４）电极动力学性能良好；（５）资源丰富，价格低廉，在空气中稳定、无毒等。
目前，锂离子电池的正极材料主簧有层状的ＬｉＣ００２、ＬｉＮｉ０２和尖晶石型ＬｉＭｎ２０４等三种化合物，锂离子从这三种材料中脱出的电位均为４Ｖ（相对于金属锂电极）左右。这三种正极材料的电极在充电时的反应分别为：
ＬｉＣ００２ｊＬｉｌ．ｘＣ００２＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ’（Ｏ．５≤ｘ≤Ｏ．５５）（１－４）
ＬｉＮｉ０２ｊＬｉｌ．ｘＮｉ０２＋ｘＬｉ十＋Ｘｅ’（Ｏ．７≤ｘ≤０．７５）（１．５）
ＬｉＭｎ２０４＝亭Ｌｉｌ．ｘＩⅥｒ１２０４＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ＂（Ｏ．８≤ｘ≤Ｏ．９５）（１．６）
目前已经商品化的锂离子电池多以ＬｉＣ００２为正极活性物质，与另外两种物质相比，ＬｉＣ００２的可逆性好、充放电效率高、电压平稳、放电容量高、安全性好等优点。但以ＬｉＣ００２为正极的锂离予电池控制电压较严格，而且钴金属的成本高，资源有限。ＬｉＮｉ０２与ＬｉＣ００２的性质相近，价格比ＬｉＣ００２低，是继ＬｉＣ００２后研究较多的层状化合物，其工作电压比ＬｉＣ００２略低，范围为２．５－４．１Ｖ，可逆
容量可达１５０ｍＡｈ／ｇ以上。但由于ＬｉＮｉ０２的制备中存在许多问题，所以ＬｉＮｉ０２的实际应用还受到限制【“】。由于锰的来源广泛，价格比镍、钴要便宜许多，而且ＬｉＭｎ２０。的价格也是三者中最便宜的。所以很久以来人们一直注重ＬｉＭｎ２０４的研究，并希望将之实现工业化。但是ＬｉＭｎ２０４的容量比较低，在４Ｖ电位区的容量在１２０ｍＡｈ?ｇ。以下。除比容量较低外，其循环性能差也是制约其实用化的一个主要原因。因此近年来人们大量研究掺杂其他元素的锂锰化合物，以提高其结构稳定性，从而改善循环性能【【“。
１．２．２离子电池的负极材料
锂离子电池作为一种新型的高能电池在性能上的提高仍有很大的空间，而碳材料性能的提高是其中的主要关键。锂离子电池对负极活性物质的要求是：（１）比能量高，电极电位低，充放电反应可逆性好；（２）与电解液和粘合剂的兼容性好，比表面积小（＜１０ｍ２?蛋１）；真密度大（＞２，Ｏｇ?ｃｎ，）；（３）嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好；（４）资源丰富，价格低廉，在空气中稳定，无毒。目前锂离子电池中的负极材料主要有以下几种：碳材料（包括石墨类碳材料、非石墨类碳材料、掺杂型碳材料、包覆型碳材料）负极、非碳负极（包括合金负极和金属金属氧化物负极）。但是，在众多的负极材料中，以石墨材料的研究和应用最为成功。石墨具有层状结构，因此在层与层之间有可能嵌入原子或原子团，形成碳层化合物ＬｘＣ６㈣。
锂离子二次电池很好地克服了威胁二次锂电池的安全问题，提高了库仑效率，延长了使用寿命，这与Ｌｉ＋在碳材料中插入的电化学行为密切相关。在首次充电时，电解质的溶剂分子与Ｌｉ＋一起嵌入碳结构，并发生电化学分解，故其第一次充电容量大于其放电容量【Ｉ７１。在几次循环盾，电池的库仑效率接近于１００％，碳材表现出很好的可逆性，并且电池在深度放电到ＯＶ以后，经充电又可以恢复，一般情况下不存在短路问题。
１．２．３锂离子电池的电解液
对于锂离子电池的电解液通常有以下几项要求㈣：
（１）在相当宽的温度范围内具有很高的导电能力；
（２）一４０℃～７０＇Ｃ之间保持液态范围，高于８０＂０时保持热力学稳定性
（３）介电常数高且对锂盐的溶解能力强；
（４）与锂离子电池中的其它组分相容。
目前，主要采用碳酸酯系列的高纯有机溶剂，例如：
ＥＣＤｉｅｔｈｙｌｅｎｅＣａｒｂｏｎａｔｅ二乙烯碳酸酯或碳酸乙烯酯
ＰＣＰｒｏｐｙｌｅｎｅＣａｒｂｏｎａｔｅ丙烯碳酸酯或碳酸丙烯酯
ＤＥＣＤｉｅｔｈｙｌＣａｒｂｏｎａｔｅ碳酸二乙酯
ＤＭＣＤｉｍｅｔｈｙｌＣａｒｂｏｎａｔｅ二甲基碳酸酯或称碳酸二甲酯ＤＭＥＤｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｌ二甲基乙烷或称乙二醇二甲醚在众多的单元有机溶剂或混合有机溶剂（如ＰＣ＋ＥＣ＋ＤＭＥ、ＥＣ＋ＤＥＣ、
ＥＣ＋ＤＭＣ）中，最常用的、效果最好的是ＤＥＣ＋ＥＣ混合溶剂，ＤＥＣ与ＥＣ的比例通常为３：７～８：２，它们与目前所采用的碳负极材料具有较好的相容性，容易在电池的负极材料表面形成～层均匀致密的ＳＥＩ膜，这有利于锂离子的嵌入和迁出，可以改善电池的充放电性能，减少自放电率，延长电池寿命。另外，ＤＭＣ＋ＥＣ也是锂离子电池中常用的有机溶剂，因为它的电化学窗口宽，其氧化分解电位高达５．６Ｖ。锂离子电池中采用的支持电解质有：ＬｉＣｌ０４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＮ（ＣＦ３ｓ０２）２等Ｉ”ｌ。这些盐各具优缺点，例如ＬｉＣｌ０４，它的活性高，但高温下易分解，存在安全问题。锂离子电池中最常用的电解质为ＬｉＰＦ６，但是ＬｉＰＦ６的制备比较复杂，其中的杂质含量尤其影响锂离子电池的电化学循环性能［”，”Ｊ。
１．２．４聚合物锂离子电池
聚合物锂离子电池属第二代可充电锂离子电池。和液态锂离子电池一样，聚合物锂离子电池在充电时，锂离子从正极材料过渡金属氧化物中迁出，经聚合物电解质到达电池的负极并嵌入负极材料的晶格内部；电池在放电时，锂离子从负极材料中迁出，经聚合物电解质到达电池的正极材料并嵌入到过渡金属氧化物的晶格内部１２１．２２】。聚合物锂离子电池所采用的正负极材料和液态锂离子电池也一样，与液态锂离子电池不同的是聚合物锂离子电池的电解质是将液态有机电解质吸附在一种聚合物基质上，被称作凝胶聚合物电解质。这种电解质既不是游离电解质，也不是固体电解质。因此，聚合物锂离子电池不仅具有液态锂离子电池的优良性能，而且可以制成任意形状和尺寸的电池，并可制成厚度仅为Ｉｍｍ的极薄电池。同时，由于电池中不存在游离电解质，消除了漏液的问题，其安全性比液态锂离子电池有大大的增强，因此电池的结构也可大大简化，不需要金属外壳和高压排气装置。聚合物钽离子电池的生产工艺与液态锂离子电池的生产工艺有所区别，外形包装上也是不同，可以采用各种复合的塑料膜作为电池的外壳，取代液态锂离子电池的钢外壳或铝外壳。
目前这种电池的能量密度和液态锂离子电池的能量密度相差不大，但由于聚合物电池材料柔软，类似塑料片，可以做成超薄型锂离子电池，因而是笔记本电
脑、手机和儿童玩具等小型设备的理想电源。
最早研究开发聚合物锂离子电池的公司和研究所有美国俄亥俄州ＧｏｕｌｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ公司的Ｐｏｗｅｒｄｅｘ分部，Ｂｅｌｌｃｏｒｅ（贝尔电讯公司）。自１９９４年美国Ｂｅｌｌｃｏｒｅ研究所开发成功聚合物锂离子电池以来，全世界已有几十家公司己进行批量生产或研究开发这类电池，我国也在广东、浙江等地建设该类电池的生产基地，聚合物锂离子电池以其独有的优势逐渐赢得更多市场【２’“ｊ。
１．３液态软包装锂离子电池的研究与发展
锂离子电池无疑是当今科技含量很高用途广泛的新一代电池。它体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备了当前电池工业发展的三大优势，被人们称之为“最有前途的化学电源”。锂离子电池目前常见有两种：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。液态锂离子电池使用液态电解液，通常以钢壳或铝壳等坚硬材质作为外壳，可塑性差，不适合轻量化，薄型化。聚合物锂离子电池采用的是全固态结构，其电极片和电解质均已塑料化，外包装又以铝塑复合膜等软性材料作为外壳，质量轻，可塑性强，但其制作工艺复杂，离子导电能力差又使得这种电池的快速充放电能力受到很大的限制。而液态软包装锂离子电池正是综合了液体锂离子电池的大电流与低温放电能力好以及聚合物锂离子电池的外形包装上独特的优点，它采用与液态锂离子电池相似的液态电解液做为锂离子在正负极之间传输的介质，而电池壳体则采用聚合物锂离子电池用的铝塑复合膜，因此具有质量轻，工艺简单，外形设计灵活方便，成本低等特点。
目前，国内外对液态软包装锂离子都在研究，在日本，液态软包装锂离子电池已开始投入实际应用，而我们国内尚处于研制开发阶段㈣。虽然液态软包装锂离子电池只是用软包装材料来取代液态锂离子电池中所用的钢壳或铝壳，但事情也并非如此简单，其中也包含着许多重要技术问题。
液态软包装锂离子电池最后靠使用软包装材料来形成电池。严格说来，不能称之为“包装”，因为在锂离子电池领域，“软包装材料”与内容物一起形成了电芯，电芯再通过装配而成电池，因此，“软包装材料”可以看成是电池的一个组成部分。但它用的材料是人们常见的软包装材料，而且确实主要是起保护内容物的作用，因此，人们习惯上仍称之为“包装”。正因为软包装材料可以看成是电池的一个组成部分，所以它对电池的各项性能具有重要影响。当电池中水、氧的含量达到一定的程度，锂离子电池的容量将变小、电压降加大、充不进电、放不出电、循环寿命下降，并可能最终导致电池的失效。软包装材料通过对水、氧的阻隔来达到对电池性能的维护，因此，软包装材料的阻隔性及封装的密封性对
第一章文献综述
电池具有重要影响。另外，软包装材料中的某些有机物质可能溶于电解液中产生电化学反应而破坏电池的性能；电解液如果被软包装材料所溶胀，将改变电解液的混合比例，对电池性能不利【２４】。再者，软包装材料的机械强度远不及钢铝，作为电池的外壳，软包装材料的破损将直接导致电池的报废。这些都是液态软包装锂离子电池研制中的难题，其中包含着许多重大技术攻关，如新型软包装材料的设计与开发，软包装材料与内容物的装配密封，电池成型工艺等。
目前铝塑复合膜普遍应用于液态软包装锂离子电池的研究中，它早先便作为聚合物锂离子电池的外包装使用，因此铝望复合膜是应用比较成熟的产品，随着它在锂离子电池上的应用，国内外对高性能的铝塑复合膜都在抓紧研究，生产的铝塑复合膜的性能都在不断提高。总的来说，液态软包装锂离子电池无论是国内研究的实验品还是国外应用的产品，都不是十分成熟，需要进一步的完善，因此液态软包装锂离子电池在技术上还有很大的发展空间，尤其是国内尚有许多重要技术需要突破。
１．４本论文的主要分析内容及目的
液态软包装锂离子电池以其独特的工艺综合了液态锂离子电池和聚合物锂离子电池的优点，具有质量轻，工艺简单，外形设计灵活方便，成本低等特点。但由于液态软包装锂离子电池继续采用液态电解质，这对软包装材料的性能要求更高，对电池封口技术也是一个很大的挑战。
本论文主要涉及到液态软包装锂离子电池研发过程中的以下几个技术问题：１、电池的包装问题。包括包装材料的选取，测试；电池封装方法研究。
２、电池的性能问题。主要是优选合适原料，包括正负极材料，电解液和隔膜材料。
３、电池的安全性问题。电池在滥用情况下不存在电池爆炸及燃烧危险。
４、电池生产的工艺研究。
针对以上问题，本文对液态软包装锂离子电池进行了结构设计和生产工艺设计，并对其性能进行了测试。具体试验工作包括以下几个方面的内容：１、根据液态软包装锂离子电池的要求，制定软包装材料的检验标准和检验方法，优选高性能的软包装材料。
２、正负极材料的选择。
３、研究锂离子电池在负极上形成ＳＥＩ膜对电池性能的影响，对负极材料进行表面预处理。
４、正负极制片工艺的优化。
第一章文献综述
５、对电池安全性能进行研究，改善电池安全性。
６、确定合适的封装工艺参数。
７、液态软包装锂离子电池的化成制度研究。
８、对液态软包装锂离子电池制造工艺进行系统研究，确定电池的制造工艺流程。
９、对成品电池各项电化学性能进行测定。
液态软包装锂离子电池的研制成功，除了有高性能的软包装材料外，还有两个重要问题需解决，一是密封问题，二是气胀问题。两个问题是相互关联的，密封不好会导致电池漏液和气胀，而电池气胀又会降低电池的密封性。液态软包装锂离子电池的密封问题，主要在于极耳金属与软包装内层有机材料的粘结，这是众所周知的技术难关，加上电解液与软包装材料有相互作用，使问题更加复杂。本文从极耳预处理、热封口技术、化成制度、负极材料预处理等方面，合理的解决了这两个问题。
通过对这些技术难题的攻关，使得液态软包装锂离子电池形成产业化成为可能，并形成了一套系统、完整的液态软包装锂离子电池制造技术。
第二章软包装材料及软包装技术
第二章软包装材料及软包装技术
２．１软包装材料
２．１．１多层塑料铝箔复合膜（铝塑复合膜）
液态软包装锂离子电池采用同聚合物锂离子电池相类似的铝塑复合膜作为电池的外壳，取代一般锂离子电池的钢制或铝制外壳。这种铝塑复合膜大致可阻分为三层：内层为粘结层，多采用聚乙烯或聚丙烯材料，起封口粘结作用；中间层为铝箔，能够防止电池外部水汽的渗入，同时防止内部电解液的渗出；外层为保护层，多采用高熔点的聚酯或尼龙材料，有很强的机械性能，防止外力对电池的损伤，起保护电池的作用。这种包装膜价格便宜，制作成本低，作为电池壳制作工艺简单方便，这样既降低了电池成本又简化了工艺过程。
高质量的铝塑复合膜的研制和开发是液态软包装锂离子电池这一高新技术产品研制成功的关键。作为液态软包装锂离子电池的外壳，该铝塑复合膜不再仅仅是电池的简单外包装，而且是构成液态软包装锂离子电池的一个不可缺少的重要组成部分。如果对这种软包装材料的重要性认识不够，将很不利于软包装电池的设计和开发∞ｌ。它在液态软包装锂离子电池的研制中有如此重要的地位，说明该产品有高的技术含量，在设计、制造及其应用上都和普通的复合包装材料在性能上有质的差别。到目前为止，国际上仍没有一家公司的该项目产品能够完全满足液态软包装锂离子电池对该产品的综合技术要求。国内外各生产厂正抓紧对自己的产品进行不断改良，铝塑复合膜的生产技术也正处于不断研究发展之中。
２．１．２液态软包装锂离子电池对铝塑复合膜的一般要求
１、具有极好的热封合性
整个电池外壳的成型是靠铝塑复合膜的热封来实现的，这就要求铝塑复合膜内层热封性能良好，有足够的剥离强度，而且热封接缝处耐电解液的浸泡能力良好。一般要求内膜被电解液浸泡渗透到封口（在大约１２天）时，封口强度大于４０Ｎ／１５ｍｍ。
锂离子电池对高温也很敏感，一般使用温度低于６０４Ｃ，要求软包装材料在热封强度足够的情况下，热封温度越低越好。就一般而言，热封温度应不高于１５０。Ｃ，采用更高的热封温度时，必须采用适当的边缘降温措施，以防止热封时的传导和辐射对电池起破坏作用【２４】。
２、铝塑复合膜不与电解液起反应
电池的使用过程，是一个动态的电化学反应过程（不断地充放电），作为电池外壳的铝塑复合膜要能有效抵制内部电解液对它的溶胀、溶解、渗透、吸收及电化学反应。
电池内的电解液是由多种有机溶剂和遇水分能迅速产生强腐蚀性氢氟酸的锂盐存在。多种有机溶剂通常会溶胀，溶解、吸收软包装材料，尤其是它们是通用复合材料用胶粘剂或粘接树脂的良好溶剂，破坏复合层间粘接效果，而强腐蚀性氢氟酸的存在，将严重腐蚀铝箔，使内膜与铝箔分离，进而把铝箔腐蚀穿孔，从而破坏了整个包装。
尤其是铝塑复合膜的内层材料既不能被电解液所溶解，又不能与电解液起溶胀作用。如果内层材料被电解液所溶解，由于电池的工作电压高达３．６Ｖ以上，所溶解的成分将发生电化学反应而产生气体，使电池发生气胀而报废；如果软包装材料溶胀了电解液，将改变电解液的组成而影响电池的性能。
３、具有极高的阻水阻氧性能
液态软包装锂离子电池要求铝塑复合膜的阻隔性（如水分、氧气）比普通铝塑复合膜的阻隔性高１００００倍，一般水蒸气渗透系数要求达到１０’４～１０《ｇ／ｍ２．，－ｄ１ａｒｍ，氧气渗透系数要求达到ｌｏ．１～ｌｏ。ｃｍ３／ｍ２．ｄ．１ａｈ－ｎ／２”。
４、具有高的柔韧性、机械强度及延展性
液态软包装锂离子电池的生产和装配，对软包装材料的柔韧性提出了较高的要求，而使用过程中的安全性保障对软包装材料的机械强度及热封强度提出了高的要求。
铝塑复合膜在做成电池壳时要进行冷压成型，即将平面的铝塑复合膜拉伸成长方体型腔，这就要求复合材料整体要有良好的延展性。特别是铝箔，要选用软态的，否则在拉伸成型时四周的Ｒ处易产生皱褶和针孔，会降低材料的阻隔性能。在电芯包装完毕后进行最后整型和折热封边（～般热封区宽度为３～５ｍｍ）时，同样要求组成铝塑复合膜的各层薄膜有良好的机械物理性能，否则在折边的折线处会出现断裂、反弹等问题。
５、电性能良好
电性能的实质是包装膜对电池充放率的影响，这种影响包括电绝缘性，对电解液组分平衡性影响，复合膜特别是铝箔以内膜被电解液浸泡后的电绝缘性等等。电性能指标正在迸一步的摸索探讨之中。
２．１．３铝塑复合膜的结构和分类
铝塑复合膜按不同的方式可能有多种分类方法。最常见的有如下几种分类方
法：
ｌ、按是否需要冷冲压成型分为冷冲压成型膜和非冷冲压成型膜Ｉ”ｌ。
冷冲压成型膜的典型结构为：
ＮＹｌ５～２５／ＡＬ４０－６０／ＮＰＰ５０～７０
ＰＥＴｌ２／ＮＹｌ５～２５／ＡＬ４０～６０／ＮＰＰ５０，－－７０
ＮＹｌ５－２５／ＡＬ４０－６０小ｍＥ５０～７０
ＰＥＴｌ２，ＮＹｌ５—之５，ＡＬ４０－，－６０，ＮＰＥ５０－－７０
非冷冲成型膜结构为：
ＮＹｌ５～２５／ＡＬ２６，－３０／ＮＰＰ５０～７０
ＰＥＴｌ２｜ｈＬ２６－３０／ＮＰＰ５０～７０
ＮＹｌ５～２５／ＡＬ２６－３０心瞪Ｅ５０～７０
ＰＥＴｌ２／ＮＹｌ５／ＡＬ２６～３０，ＮＰＥ５０－７０
ＰＥＴｌ２／ＡＬ２６～３０／ＮＰＥ５０—７０
ＰＥＴｌ２／ＮＹｌ５／ＡＬ２６－３０／ＮＰＰ５０－７０
２、按内膜热封层是否具有与金属电极热封的性能分为：
可直接与金属电极热封膜：
ＮＹｌ５—七５／ＡＬ２６～３０小冲Ｅ５０－－－７０
ＰＥＴｌ２／ＡＬ２６～３０，ＮＰＥ５０～７０
ＰＥＴｌ２／ＮＹｌ５／ＡＬ２６～３０，ＮＰＥ５０—刁Ｏ
ＮＹｌ５—，２５份工４０－－６ｏ＿斛ＰＥ５０～７０
不能直接与金属电极热封膜：
ＮＹｌ５～２５膳上２６～３０／ＮＰＰ５０～７０
ＰＥＴｌ２｜＾Ｌ２６－３０／ＮＰＰ５０～７０
ＰＥＴｌ２／ＮＹｌ５借ＬＬ２６～３０／ＮＰＰ５０～７０
ＮＹｌ５－２５／ＡＬ４０～６０／ＮＰＰ５０－７０
３、根据内层热封层材料的不同分为口４１：
ＥＡＡ（乙烯一丙稀酸共聚物）类
ＮＹ２５佾山４０～６０／ＮＹ２５／ＬＤＰＥｌ８／ＥＡＡ３０－－４０
ＰＥＴｌ２／ＡＬ４０～６０／ＰＥＴｌ２／ＬＤＰＥｌ８厄ＡＡ３０－－４０
ＣＰＰ（聚丙烯）类
ＰＥＴｌ２（ＮＹｌ２～２５）／ＡＬ４０—６０／ＣＰＰ３０～８０
ＮＹ２５／ＡＬ４０卜６０／ＣＰＰ３０～８０
注：以上材料名称后的数字代表该层材料的厚度，单位为ｐ．ｍ。例如：ＰＥＴｔ２指选用１２９ｍ厚的聚酯薄膜，ＡＬ４０－－－６０指选用４０～６０９ｍ厚的铝箔。ＮＰＰ５０．７０
是指热封层是ＰＰ类的特殊多功能层，特点是不能与金属直接热封。ＮＰＥ５０－７０是指热封层为改性聚乙烯类的特殊多功能层，特点是可以与金属电极直接热封。
２．１．４软包装材料的现状与发展趋势
据了解，用于锂离子电池的软包装材料铝塑复合膜目前完全被日本所垄断，欧美曾经开发出第一代非成型软包装膜，现基本上被淘汰，韩国曾经与日本一起占领国际市场，但近年来似乎有退出的迹象，原因是产品性能没有竞争力。日本ＳＵＭＩＴＯＭＯ电工最近又研究出一种新型的包装材料（软包装膜），这种材料的结构为ＰＥＴｔ２／ＡＬ２０（４０）／Ｘ１００，其中铝箔的厚度为２０肛ｍ（或４０１．ｔｍ），Ｘ材料是特殊的阻隔层，对Ｈ２０和ＨＦ有良好的阻隔作用，耐电解液且密封性好。此包装材料为真空状态密闭储存及运输，制袋或冷压成型在露点约－－４０℃环境下生产，Ｘ１００层贴有保护层，在生产时将其撕开。包装好的电池在６０℃，９５％Ｒ．Ｈ的环境下做测试，连续１２０ｄ后成品电池的含水量基本保持一致。这是目前所知的最佳材料之一【２”。日本的最大优势是耐电解液稳定性好，从而导致阻隔性也好，产品使用寿命较长，它最大的弱点是耐穿刺性差，导致产品成品率低及电性能不良。国内真正深入该膜研究开发的厂家寥寥可数，江苏连云港中金医药包装有限公司生产的铝塑复合膜能与日本和韩国相比，其优势是在有一定的耐电解液稳定性的基础上，耐穿刺性好，导致成品率高，电性能较好。
锂离子电池的发展有两个趋势：一个趋势是电池向小型化、薄型化的方向发展；一种是向大容量和大功率充放电的方向发展。前者要求所需的软包装材料在阻隔性保证的前提下向更薄、更柔韧的方向发展：后者要求软包装材料的阻隔性向更高的方向发展并且与电解液的相互作用的程度向更小的方向发展。这两种发展趋势，对包装材料的选择、对包装复合技术的要求、特别是对包装材料结构设计的要求更高。由于软包装材料是电池成型的最后一道质量保证关口，对电池性能的影响又极大，因此，除了电池所需活性材料及制造工艺的进步之外，液态软包装锂离子电池的发展和应用领域的拓展，将主要取决于软包装技术及其材料的发展｜：２４】。
２．１．５我国软包装材料的发展潜力
目前我国的手机用户已突破５０００万；１９９９年全国的笔记本电脑所用电池己全部改用锂离子电池；便携式摄象机、ＤＶＤ影碟机等用电池的数量都非常巨大。若采用软包装技术，则每年所需的软包装材料价值２～３亿元：电动车（电动汽车、电动摩托车、电动自行车）用电池更是电池的一个庞大的市场，液态软包装锂离
子电池若能开发成功，加上聚合物锂离子电池，每年国内电池领域所消耗的软包装材料将达到３０、５０亿元。现在，软包装技术是制约液态软包装锂离子电池成功开发的重要问题。无论是为了推动液态软包装锂离子电池的研究进程还是作为软包装材料的市场，该领域的软包装技术的研究都是十分必要的。国外有专门的锂离子电池用软包装技术的研究机构，而国内仅有极少数人从事此项研究。软包装材料的研究和应用应成为锂离子电池研究和生产的一个重要内容Ｈ“。
２．２软包装技术
２．２．１软包装技术的难点
软包装技术的主要难点是包装材料设计与制造。
首先，软包装材料对阻隔性的要求，ｔＥ普通的铝塑复合材料的阻隔性高１００００倍，这么高的阻隔性采用普通的复合材料及复合技术难以满足要求。一般需要采用极厚的铝箔，并采用４到７层结构的复合材料，综合应用各种复合技术，如，在同一个材料的生产过程中，可能需要同时采用干复法、挤复法、连续挤复合法、三合一挤出法、热复法或流涎复合法、多层共挤法等。这样，对软包装材料的生产技术提出了较高的要求。
其次，复合内层热封材料的选择。液态软包装锂离子电池所用的电解液是由多种酯组成有机电解液，其中的电解质在存在水分的情况下会水解成酸性极强的物质。根据相似相溶原则，酯类有机物与多数热封性材料具有可溶胀性。不与电解液起作用且必须有足够强的耐酸性能的低熔点热封性材料，比较难以寻找。
再者，软包装材料的设计难度较高。在设计软包装材料的过程中，既要保证前述五种要求的满足，又要保证软包装材料的生产能够实现，还耍兼顾软包装材料对液态软包装锂离子电池的影响程度及锂离子电池的发展趋势（以不断提前开发所需软包装材料），其困难度是较高的。
最后，软包装材料的质量判定周期长。由于液态软包装锂离子电池所要求的阻水、阻氧性能超过了包装领域测试仪的最小精度，故很难定量地对所开发的软包装材料迸行测试。现在一般采用的是实际包装电池的最后判定法。根据电池的检验特性及软包装材料对电池的影响程度及影响速率，一般判定软包装材料最终是否合格的实验需持续三个月以上…。
作者简介: 余章华(1968-),男,湖北人,武汉大学化学与分子科学学院博士生,研究方向:电化学; 汪 莉(1978-),女,湖北人,武汉力兴电源股份有限公司工程师,研究方向:化学电源; 周运鸿(1940-),男,湖北人,武汉大学化学与分子科学学院教授,博士生导师,研究方向:电化学。?科研论文? 混合动力汽车用锂离子电池的研究 余章华1,2,汪 莉2,周运鸿1 (11武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉 430072; 21武汉力兴电源股份有限公司,湖北武汉 430074) 摘要:混合动力汽车电池主要特点之一是能以15C 以上的大电流放电。用扣式电池测试极片厚度、材料粒度和导电剂含量对电池放电倍率的影响;运用优化的实验参数,做成8Ah 动力电池,并测试电池性能;对8Ah 电池的功率特性进行了讨论。关键词:锂离子电池; 混合动力汽车; 高倍率 中图分类号:TM91219 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2005)04-0248-02 Study on Li 2ion battery for HEV YU Zhang 2hua 1,2,WAN G Li 2,ZHOU Yun 2hong 1 (11College of Chemist ry and Molecular Sciences ,W uhan U niversity ,W uhan ,Hubei 430072,China ; 21W uhan L ixing Power Sources Co 1,L td 1,W uhan ,Hubei 430074,China ) Abstract :HEV battery should be discharged at above 15C high current 1The effects of the thickness of the electrode ,the parti 2 cle sizes of the materials and the amount of the conductive carbon on the dischar ge rate were studied with the coin cell 1The 8Ah power battery was manufactured with optimized experimental parameters 1The performance of the battery was tested 1The power characteristic of the 8Ah power battery was discussed 1 K ey w ords :Li 2ion battery ; hybrid electric vehicles (HEV ); high rate 混合动力汽车主要动力源是内燃机,在启动加速和爬坡时用电池辅助,减速时通过电池回收能量,从而可以使内燃机始终在其最佳负载下工作,因此可以提高燃油的燃烧效率,同时降低油耗和减少污染气体的排放。这样,对电池的容量要求大幅度降低,但功率要求却相应提高[1]。 一般锂离子电池的最大放电倍率为3～5C ,而目前要将放电倍率提高到15C 以上,难免会有发热的问题。为了研究方便,本文作者首先采用扣式电池来研究配方和工艺对大幅减少电池发热的影响,待各方面条件优化后,再测试8Ah 电池。 1 实验 将LiCoO 2、碳黑、PVDF 按质量比93∶3∶4均匀混合,根据不同的涂覆量涂在厚度为0102mm 的铝箔上,正、反面涂覆厚度相同。将负极材料石墨、SBR (丁苯橡胶)、CMC 按质量比95∶3∶ 2混合均匀,涂覆在厚度为0102mm 的铜箔上,正、反面涂覆厚 度相同。将涂好的正、负极片放在真空干燥箱内120℃干燥8 h 。将正、负极片以卷绕方式组装成L IR2430扣式电池,注液后 封口。单体8Ah 电池壳为方形不锈钢,正、负极片按叠片方式装配。采用程控测试仪(武汉产)进行测试,环境温度为20～25℃。2 结果与讨论 211 极片厚度、导电剂和粒径的影响 将用不同厚度的极片做成的扣式电池,用20C 电流进行放电,放电曲线如图1a 。由图1a 看出:以20C 放电时,正极厚度为0106mm 的电池可放出额定容量(25mAh )的76%;正极厚度为0112mm 的电池可放出额定容量的6%;而正极厚度为0116mm 的电池基本放不出电。由此可知:极片的厚度对电池在大倍率放电时的容量有很大影响。减小极片厚度,可改善电池高倍率放电的性能。 在正极中加入不同量的导电剂(石墨)后,做成电池进行放电,放电曲线如图1b 。由此可知:在正极粉中加大导电剂的量,对大电流放电影响不大。 用不同粒径的正极材料按相同的配方和极片厚度做成扣式电池,进行放电,其放电曲线如图1c 。由图1c 可以看出:正极材料LiCoO 2的粒径为11μm 和6μm 时,电池放电容量基本相同。6μm 的放电平台稍高。212 8Ah 电池的性能 选择粒径为6μm 的LiCoO 2,导电剂含量为3%,做成厚度为0106mm 的正极片;负极采用人造石墨,电极厚度也为0106mm ,用叠片方法做成8Ah 的电池;分别用715C 和15C 倍率放电,放电结果如图2a 。电池表面温度变化如图2b 。 第35卷 第4期2005年 8月电 池 BA TTER Y BIMON THL Y Vol 135,No 14 Aug 1,2005
华东理工大学2013—2014学年第1学期 《新能源与新材料》课程论文 2013.11 班级___复材101__ 学号__10103638__ 姓名____温乐斐_____ 开课学院材料学院任课教师张衍成绩__________
锂离子电池研究进展 温乐斐 （华东理工大学） 摘要 二次锂电池的优点是高体积、高质量比容量、长循环寿命、低放电速率，是环保型电源的理想备选之一。本文简单介绍了锂离子电池的正极材料、负极材料及电解质的种类和发展概况，并对当今锂离子电池发展所面临的问题和发展前景进行阐述。最后说明了一下其发展前途和产业化趋势。 关键词：锂电池；正极材料；负极材料；电解质；发展进程 The Research and Development of Rechargeable Lithium-ion Battery Wen Lefei (East China University of Science and Technology) Abstract The rechargeable lithium-ion battery has been extensively used in mobile communication and portable instruments due to many advantages, such as high volumetric and gravimetric energy density, long cycle life, and low self-discharge rate. In addition, it is one of the promising alternatives as the power sources. The development of researches on materials of lithium-ion battery for cathode, abode and electrolyte are introduced in this paper, at the same time lithium-ion existing problems is battery and prospects are also outlined. At last, the strategic position and some future investigating trends are also presented. Key words: Li-ion battery; cathode materials; anode materials; electrode materials; research and development; progress
锂离子电池得电化学阻抗谱分析 1、锂离子电池得特点 锂离子电池充电时,正极中得锂离子从基体脱出,嵌入负极;而放电时,锂离子会从负极中脱出,嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料得充放电容量、循环稳定性能与充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中得脱出与嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱(EIS)得测量与解析中体现出来。 2、电化学阻抗谱得解析 2、1、高频谱解析 嵌合物电极得EIS谱得高频区域就是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜得扩散迁移相关得半圆(高频区域半圆),可用一个并联电路R SEI/C SEI表示。 R SEI与C SEI就是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI膜扩散迁移过程得基本参数,如何理解R SEI与C SEI与SEI膜得厚度、时间、温度得关系,就是应用EIS研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI膜扩散过程得基础。 2、1、1、高频谱解析R SEI与C SEI与SEI膜厚度得关系 SEI膜得电阻R SEI与电容C SEI与SEI膜得电导率、介电常数ε得关系可用简单得金属导线得电阻公式与平行板电容器得电容公式表达出来 (1) (2) 以上两式中S为电极得表面积,l为SEI膜得厚度。倘若锂离子在嵌合物电极得嵌入与脱出过程中ρ、ε与S变化较小,那么R SEI得增大与C SEI得减小就意味着SEI 厚度得增加。 2、1、2、SEI膜得生长规律(R SEI与时间得关系) 嵌合物电极得SEI膜得生长规律源于对金属锂表面SEI膜得生长规律得分析而获得。对金属锂电极而言,SEI膜得生长过程可分为两种极端情况:(A)锂电极表面得SEI膜不就是完全均匀得,即锂电极表面存在着锂离子溶解得阳极区域与电子穿过SEI膜导致得溶剂还原得阴极区域;(B)锂电极表面得SEI膜就是完全均匀
锂离子电池工艺流程 正极混料 ●原料的掺和： （1）粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理。 （2）钴酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2小时左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。 ●干粉的分散、浸湿： （1）原理：固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，将会吸附部分空气在固体的表面上，液体粘合剂加入后，液体与气体开始争夺固体表面；如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强，液体不能浸湿固体；如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体可以浸湿固体，将气体挤出。 当润湿角≤90度，固体浸湿。 当润湿角＞90度，固体不浸湿。 正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，所以正极粉料分散相对容易。 （2）分散方法对分散的影响： A、静置法（时间长，效果差，但不损伤材料的原
有结构）； B、搅拌法；自转或自转加公转（时间短，效果佳，但有可能损伤个别 材料的自身结构）。 1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段；球形、齿轮形用于分散难度较低的状态，效果佳。 2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高，分散速度越快，但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。 3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小，分散速度越快，但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。 4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大，柔制强度越大，粘接强度 越大；浓度越低，粘接强度越小。 5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出，降低液体吸附难度；材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。
锂离子电池的正极材料的研究综述 班级：********* 姓名： ******** 学号：********* 课程老师：***** 日期： *******
锂离子电池的正极材料的研究综述 摘要：本文简要介绍了锂离子电池的发展简况，并对锂离子电池的工作原理进行分析。重点综述了各类锂离子电池正极材料的研究状况和性能表征，通过比较各类材料的优缺点，对今后的进一步研究分析，提供了一个思路和纲领。最后，介绍了正极材料的近期一些研究进展，并对锂离子电池的今后发展进行了展望。希望，锂离子电池材料能够有个更大的突破。 关键词：锂离子电池；正极材料；工作原理；制备方法 1 引言 过去半个世纪内，可充电电池作为一种高效储能装置得到了迅猛的发展。而科学技术的进步则对这种储能装置的电化学性能提出了越来越多的要求。比如：集成电路技术的发展使电子仪器日趋小型化、便携化，相应地要求电池具有体积小、重量轻、比能量高的特点；空间探索技术和国防、军事装备技术的不断发展要求电池具有高的比能量和长储存寿命；环境保护意识的加强使人们对电动机车的发展日益关注，而这种电池则应有大的比能量和比功率。在众多的电池体系中，锂离子电池以其工作电压高、能量密度大和质量轻等优点倍受全球该领域的科研工作者的关注。 自1980年Goodenough等提出钻酸锂(LICoO2>作为锂充电电池的正极材料，揭开了锂离子电池发展的雏形后，锂离子电池在其后得到了飞速的发展。1990年，日本SONY公司的新型锂离子二次电池研制成功并实现商品化，进入90年代以后锂离子电池作为新一代的高效便携式能源，在无线电通讯、笔记本电脑、摄录一体化及空间技术等方面显示出广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益，并被认为是21世纪最有潜力的新型能源。 2 锂离子电池的发展简况 2.1锂原电池 20世纪60年代发生的能源危机促进了锂原电池的的商品化。锂原电池是以Li或Li-Al合金作为负极材料的一系列电池，包括Li/MnO2、Li/I2、 Li/SOC12、Li/FeS2等。与一般的原电池相比，它具有电压高、比能量高、工作温度范围宽和放电平稳的优点，因此先后在便携式电器、心脏起搏器、军事设备、及航空航天领域得到应用。 2.2锂二次电池
基于电化学模型的仿真技术在锂电池研究中的应用 随着各国燃油车禁售时间表的推出，新能源汽车的地位愈发稳固。而锂离子电池作为电动车的核心动力源，也越来越受到市场的追捧。锂离子电池在制作过程中涉及正极、电解液、负极、隔膜等材料的选取与匹配，极片设计参数的选择等问题；电池工作过程中涉及化学反应、传质、导电、产热等过程。由此可见，锂离子电池是一个非常复杂的体系。 借助实验手段来探索锂离子电池是一种行之有效的手段，尤其随着表征手段的不断进步，我们能够得到越来越多关于设计参数、工作状况等对电池性能影响的信息。不可否认的是，在锂离子电池开发过程中，设计参数太多，实验任务繁重；各参数对电池性能的影响不明确，实验设计带有一定的盲目性，有时候甚至会出现费时费力费资金却吃力不讨好的现象。改善这一状况的契机是将电池仿真技术应用到电池中来。 锂离子电池仿真技术可以采用等效电路模型、半经验模型、电化学模型等。基于电化学模型的仿真技术能够很好的解决上文提到的问题。作为实验的一种补充，电化学仿真能够在实验之前对各种方案进行模拟，去芜存菁；也能模拟电池在不同工况下的充放电过程，有助于研究者弄清电池内部过程；同时，实验结果也能够指出仿真的不足，推动仿真模型的不断发展。可以说，仿真让实验如虎添翼，实验让仿真锦上添花。 简单说一下电化学模型。电化学模型主要是由传质、导电和电化学反应三个过程构成，其控制方程如下表所示。从复杂程度上来分，电化学模型有单粒子模型、准二维模型、二维模型、三维模型。常用的是准二维模型，以此模型为基础，能够实现包括电池设计、充放电性能、电池内阻（极化）分析等多种目的。在预测电池寿命时，为了减小计算量，常常使用单粒子模型。 1．仿真技术在电池设计中的应用 电池设计过程中，除了正负极材料、电解液和隔膜固有的性质参数外，还需要考虑诸多设计参数，如正负极颗粒粒径（r）、极片厚度（L）、极片孔隙率（）等。Marc Doyle等使用
华南师范大学实验报告 学生姓名:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源 课程名称：化学电源实验 实验项目：锂离子电池性能测试 实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月5日-17日 实验指导老师：马国正组员：黄日权郭金海 一、实验目的 1.熟悉、掌握锂离子电池的结构及充放电原理。 2.熟悉、掌握锂离子正极材料的制备过程及工艺。 3.熟悉、掌握锂离子电池的封装工艺及模拟电池测试方法。 二、实验原理 锂离子电池是指正负极为Li+嵌入化合物的二次电池。正极通常采用锂过渡金属氧化物 Li x CoO2，Li x NiO2或Li x Mn2O4，负极采用锂-碳层间化合物Li x C6。电解质为溶有锂盐LiPF6，LiAsF6，LiClO4等的有机溶液。溶剂主要有碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）和氯碳酸酯（CIMC）等。在充放电过程中，Li+在两极间往返嵌入和脱出，被形象的称之为“摇椅电池”。 锂离子电池充放电原理和结构示意图如下。 锂离子电池的化学表达式为： -）Cn|LiPF6-EC+DMC|LiM x O y（+ 其电池反应为： LiM x O y+nC Li1-x M x O y+Li x C n 本实验以高温固相法制备的尖晶石型LiMn2O4为正极材料，纯锂片为负极，制备扣式锂离子模拟电池，并对制备的扣式半电池进行充放电测试。 三、仪器与试剂 电化学工作站，蓝点测试系统、手套箱、电子天平、真空干燥箱、切片机、对辊机、鼓风干燥机 LiMn2O4、乙炔黑、PVDF、无水乙醇、电解液（1M LiPF6溶与体积比EC:DEC:EMC=1:1:1
锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数的关系可用简单 的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ= (1) l S C SEI ε = (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的嵌入和脱出过程中 、 和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着 SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分析而获得。对金属锂电极而言，SEI 膜的生长过程可分为两种极端情况：（A ）锂电
锂离子电池最新各种性能测试 1 20℃放电性能测试 首先要进行预循环处理，在环境温度20±5℃的条件下,以0.2CA充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V（GB/T18287-2000规定）后，搁置0.5h~1h，再以0.2CA电流放电到终止电压2. 75V（GB/T18287-2000规定）。在20℃放电性能之前进行预循环处理，能有效激活电池的内部组织结构，给以下各项试验做准备。 在环境温度20±5℃的条件下，以0.2CA充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V后，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.01CA，最长充电时间不大于8h，停止充电，这时，我们可以清晰的看到电脑仪器上显示出的充电示意图形。在充电过程中，一定要注意时间和充电电流的问题，充电电流达到或等于0.01CA即可，时间不易太长，一般都不超过8h。时间过长会造成过度充电，将会对锂离子电池中过多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，这样其中一些锂离子再也无法释放出来，严重的会造成电池的损坏，会影响后面的试验数据结果。电池充电结束后，搁置0.5～1h在20±5℃的温度条件下，以0.2CA电流放电到终止电压2.75V，时间应不低于5小时。 上述充放电重复循环5次，当有一次循环符合GB/T18287-2000中4.2.1的规定放电到终止电压2.75V，时间应不低于5小时。该试验即可停止，有些电池在第一个循环放电时间和终止电压没有达到标准要求，这不意味着电池不合格，是因为电池中的一些聚合物质没被充分地激活，待到第二个循环后被激活，可能就会达到标准要求。 2 锂离子电池的高温性能试验（温度55±2℃） 高温性能试验是测试电池在高温的环境条件下的工作状态，由于在高温的条件下锂离子电池中的物质会发生很大变化，主要测试它的放电时间和安全性。电池按GB/T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池放入55±2℃的高温箱中恒温2h，然后以1CA电流放电至终止电压，放电时间应符合标准4.3条规定，时间不小于51分钟，电池外观应无变形和爆炸现象，如有爆炸现象立即切断电源，把测试线从测试仪表上取下。此试验要严格控制好箱体温度，注意温度不易太高。 3 恒定湿热性能试验（温度40℃，相对湿度90%～95%，时间48h） 恒定湿热性能试验是测试电池在温度相对偏高，湿度较大的野外环境下的工作状态，电池按GB /T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池放入40±2℃，相对湿度90%～95%的恒温恒湿箱中搁置48h后，将电池取出在环境温度20±5℃的条件下搁置2h，目测电池外观，应符合标准4.7.1的规定，再以1CA电流放电至终止电压，放电时间应符合标准4.7.1的规定不低于36mi n，电池外观应无明显变形、锈蚀、冒烟或爆炸。 4 振动试验 振动试验是测试电池在不平稳的有振幅的特殊条件下的工作状态。电池按GB/T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池直接安装或通过夹具安装在振动台的台面上，按下面的振动频
云南大学学报(自然科学版),2007,29(S1):237～242CN53-1045/N ISSN0258-7971 Journal of Yunnan U niversity Ξ锂离子电池性能影响因素分析及其改进方法研究 王晋鹏,胡欲立 (西北工业大学航海学院,陕西西安 710072) 摘要:如何提高锂离子电池的性能已经成为锂离子电池开发研究中的一个热点问题.介绍分析了影响锂离子电池性能的几种因素,讨论了几种改善锂离子电池性能的方法,有助于采取相应措施来提高锂离子电池的性 能. 关键词:锂离子电池;性能;影响因素;改进方法 中图分类号:TM912.9 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2007)S1-0237-06 锂离子电池是继镍氢电池之后的新一代绿色高能可充电电池,具有电压高、体积小、比能量高、循环性能好、自放电小、无记忆效应、无污染等突出优点,近10a来得到了飞速的发展,已在二次电池市场中与镍镉电池,镍氢电池呈三足鼎立之势,并且其市场份额仍在不断扩大.锂离子电池以其卓越的性价比优势在笔记本电脑、移动电话、武器装备等领域占据了主导地位,被认为是21世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高科技产品[1]. 随着锂离子电池在各个领域的大量应用,对锂离子电池的性能要求越来越高,如何提高锂离子电池的性能已经成为锂离子电池开发研究中的一个热点问题[2].影响锂离子电池性能的因素是多种多样的,本文分析介绍了影响锂离子电池性能的主要因素,并介绍了改善锂离子电池性能的几种方法. 1 影响锂离子电池性能的主要因素 影响锂离子电池性能的主要因素包括:正负极材料的选择、电解质的选择、隔膜的选择以及电池的结构和尺寸. 1.1 正极材料的选择 正极材料是锂离子电池中Li+的“贮存库”.在充电时锂离子从正极脱出嵌入负极,放电时锂离子从负极脱出插入正极材料中.作为锂离子电池正极材料要求具有以下性能[3]: (1)具有较高的氧化还原电位,从而使电池的输出电压高; (2)电极中大量的锂能够发生可逆嵌入和脱嵌以得到高容量; (3)在整个嵌入/脱嵌过程中,锂的嵌入和脱嵌应可逆且主体结构没有或很少发生变化,这样可确保良好的循环性能; (4)氧化还原电位的变化应尽可能少,这样电池的电压不会发生显著变化,可保持平稳的充电和放电; (5)具有较好的电子导电率和离子导电率,这样可减少极化,并能进行大电流充放电; (6)电极在整个电压范围内化学稳定性好,不与电解质等发生反应; (7)锂离子在电极材料中有较大的扩散系数,便于快速充放电; (8)具有良好的热稳定性; (9)从实用角度而言,电极材料应该便宜,对环境无污染. 理论上具有层状结构和尖晶石结构的材料都可用作锂离子电池的正极材料,但由于制备工艺上存在困难,目前所应用的正极材料仍然是钴、镍、锰、钒和铁的氧化物,如:LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4 Ξ收稿日期:2007-03-20 作者简介:王晋鹏(1982- ),男,山西人,硕士生,主要从事锂离子电池的热分析方面的研究.
锂电池性能测试简介 充电及低公害。 各种先进电池中最被重视的商品化电池。所以在此以介绍锂离子电池为主。 可从 压 例。 止电压)又有[CV]的精准。 2.C-V曲线 C-V曲线是描充电池在充电、放电过程中电压及电容量间的关系。充电曲线能让工程师了解如何设计电池充电器，而放电曲线能使工程师在设计电路时正确的掌握电池的特性。例如最佳的工作电压、不同温度C-rate下的电池电容量。
我们也可从电池目前的电压对照C-V曲线：以斜率大小负值概略估算电池的残存容量(Residual Capacity)。因此C-V曲线是了解电池的重要工具。 2、分电池(Cell)性能测试 已组装之分电池，俗称单位电池（以下简称电池）。 在组装后静置8-12小时后为让电解液充份浸润极板，即依下列程序进行测试作 2.） 锂离子电池的化成：除了是使电池作用物质藉第一次充电转成正常电化学作用 钝化膜在锂离子电池的电化 商除将材 料及制程列为机密外化成条件也被列为该公司电池制造的重要机密。 相同于极板测试：将电池实际活化物总量换算理论电容量，以低C-rate C N。因此充、放电电流可以C-rate即C N的系数来表示其大小，关系如下式： I=M* C N I：充、放电电流大小(mA) M：倍率C-rate(hr-1) C N：N小时内完全放电的额定电容量(mAhr)
例如：电池之5小时率容量C5=300mAhr，则C-rate为0.5之充、放电电流大小 将是： I=M* C5=(0.5 hr-1)*(300mAhr)=150mA 电池化成过程中会有大量的能量耗损，最可能是用于钝化膜的形成。 3.电池电容量测试 再依下列步骤 容量在初期会有减少的情形。电池的放电电容量自0.753mA向下减少。待电池电化 有些化成程序亦包含了数十次的充放电 4. 3到520 5.自放电率测试 选取化2到37日放电一 采取积分记录。 于第28
内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析
锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数ε的关系可用简单的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ = (1) l S C SEI ε= (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的嵌入和脱出过程中ρ、ε和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分
影响锂离子电池循环性能的七大因素 我们最关注的电池莫过于锂离子电池，因为我们的手机、pad、笔记本的电池就是锂离子电池，它的续航能力也一直是企业研究的一个重点方向。循环性能对锂离子电池的重要程度无需多言，就宏观来讲，更长的循环寿命意味着更少的资源消耗，因而，影响锂离子电池循环性能的因素，是每一个与锂电行业相关的人员都不得不考虑的问题。 1、水分 过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环，同时水分过多也不利于SEI膜的形成，但在痕量的水分难以除去的同时，痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。 2、正负极压实 正负极压实过高，虽然可以提高电芯的能量密度，但是也会一定程度上降低材料的循环性能，从理论来分析，压实越大，相当于对材料的结构破坏越大，而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础；此外，正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量，而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。 3、测试的客观条件 测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素，都会或多或少影响循环性能测试结果，另外，不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同，统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。 4、负极过量 负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外，对循环性能的影响也是一个考量，对于钴酸锂加石墨体系而言，负极石墨成为循环过程中的“短板”一方较为常见，若负极过量不充足，电芯可能在循环前并不析锂，但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂，造成容量过早下降。 5、涂布膜密度 单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务，膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异，对同型号同容量同材料的电芯而言，降低膜密度相当于增加一层或多层卷绕或叠片层数，对应增加的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环，考虑到更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会容易些，当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制，活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响，更多的层数意味着更多的箔材和隔膜，进而意味着更高的成本和更低的能量密度，所以，评估时也需要均衡考量。 6、材料种类 材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素，选择了循环性能较差的材料，工艺再合理、制成再完善，电芯的循环也必然无法保证；选择了较好的材料，即使后续制成有些许问题，循环性能也可能不会差的过于离谱，从材料角度来看，一个全电池的循环性能，是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中，较差的一者来决定的，材料的循环性能较差，一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂，一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时，若一极确认选用循环性能较差的材料，则另一极无需选择循环性能较好的材料，浪费。
第33卷 第3期 无 机 材 料 学 报 Vol. 33 No. 3 2018年3月 Journal of Inorganic Materials Mar, 2018 收稿日期: 2017-02-27; 收到修改稿日期: 2017-05-18 基金项目: 国家自然科学基金(21263016, 21363015, 51662029) National Natural Science Foundation of China (21263016, 21363015, 51662029) 作者简介: 蔡建信(1973–), 男, 博士, 副教授. E-mail: cjx@https://www.doczj.com/doc/874571323.html, 文章编号: 1000-324X(2018)03-0301-06 DOI: 10.15541/jim20170095 Fe 2O 3纳米纤维锂离子电池负极材料的 制备及其电化学性能研究 蔡建信1, 李志鹏1, 李 巍1, 赵鹏飞1, 杨震宇2, 吁 霁2 (南昌大学1. 资源环境与化工学院; 2. 化学学院, 南昌 330031) 摘 要: Fe 2O 3具有理论比容量高和价格低廉等特点, 已成为锂离子电池负极材料的研究热点之一。实验以不同质量比PVP/FeCl 3溶液为前驱体, 静电纺丝技术制备PVP/FeCl 3纳米纤维并热处理, 得到不同直径的Fe 2O 3纳米纤维负极材料, 并以水热合成法制备了Fe 2O 3纳米颗粒。利用X 射线衍射、热重、红外光谱、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电等测试手段对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明, Fe 2O 3纳米纤维比Fe 2O 3纳米颗粒表现出更优的电化学性能, 直径为160 nm 的Fe 2O 3纳米纤维负极材料的倍率性能和循环性能最佳, 材料在0.1 A/g 电流密度下的可逆容量为827.3 mAh/g ；在2 A/g 电流密度下70次循环放电比容量有439.1 mAh/g 。 关 键 词: 三氧化二铁；静电纺丝；纳米纤维；负极材料；锂离子电池 中图分类号: TQ174 文献标识码: A Synthesis and Electrochemical Performance of Fe 2O 3 Nanofibers as Anode Materials for LIBs CAI Jian-Xin 1, LI Zhi-Peng 1, LI Wei 1, ZHAO Peng-Fei 1, YANG Zhen-Yu 2, YU Ji 2 (1. College of Resources Environmental & Chemical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China; 2. College of Chemistry, Nanchang University, Nanchang 330031, China) Abstract: Due to high theoretical specific capacity and low cost, Fe 2O 3 has become an attractive research field in anode materials for lithium-ion batteries (LIBs). In this study, by using PVP/FeCl 3 solutions with different concen-trations as precursors, Fe 2O 3 nanofibers with different diameters were prepared by electrospinning technology and anneal treatment. In addition, Fe 2O 3 nanoparticles were prepared by hydrothermal synthesis method. The crystalline structure, morphology and electrochemical performances of the composites were investigated by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, infrared spectrum, scanning electron microscope, transmission electron microscope, and charge-discharge tests. Results showed that Fe 2O 3 nanofibers has better electrochemical performance than Fe 2O 3 nanoparticles. Fe 2O 3 nanofibers with diameter of 160 nm exhibited the highest rate and cycle performance as anode material in LIBs. It was found that the Fe 2O 3 electrode could deliver a discharge capacity of 827.3 mAh /g at 0.1 A /g current density and 439.1 mAh /g at 2 A /g after 70 cycles. Key words: Fe 2O 3; nanofiber; electrospinning; anode material; lithium ion battery 锂离子电池(LIBs)相对于传统蓄电池有电压高、比能量高、循环寿命长和环境友好等优点, 引 起了广泛关注[1-6]。但应用于大型的动力设备上的锂 离子电池, 必须比容量更大和循环性能更好。锂离万方数据
锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数 的关系可用简单的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ= (1) l S C SEI ε= (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的
嵌入和脱出过程中、和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分析而获得。对金属锂电极而言，SEI 膜的生长过程可分为两种极端情况：（A ）锂电极表面的SEI 膜不是完全均匀的，即锂电极表面存在着锂离子溶解的阳极区域和电子穿过SEI 膜导致的溶剂还原的阴极区域；（B ）锂电极表面的SEI 膜是完全均匀的，其表面不存在阴极区域，电子通过SEI 膜扩散至电解液一侧为速控步骤。这对于低电位极化下的炭负极和过渡金属氧化物负极以及过渡金属磷酸盐正极同样具有参考价值。下面分别讨论这两种情况。 （A ）锂电极的SEI 膜不完全均匀 电极过程的推动力源自金属锂与电解液组分之间的电位差 V M-S 。假设：（1）腐蚀电流服从欧姆定律；（2）SEI 膜的电子导电率（ e ）随时间变化保持不变，此时腐蚀电流密度可表示为： l V i e S M corr ρ/-?= (3) 式中导电率e 的量纲为 m ，SEI 膜的厚度l 的量纲为m 。通过比较（3）式两端的量纲，可以判断公式成立。 进一步假设腐蚀反应的全部产物都沉积到锂电极上，形成一个较为均匀的薄膜，那么 corr Ki dt dl = (4) K 为常数，其量纲为m 3A -1s -1。
图１ 双极耳电池电极片示意图 Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐａｔｃｈ 收稿日期：２００５－０８－２１ 作者简介：唐致远（１９４６—），男，安徽省人，教授，博士生导师，主要研究方向为应用电化学。 Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＴＡＮＧＺｈｉ－ｙｕａｎ（１９４６—），ｍａｌｅ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ． 锂离子电池高倍率放电性能研究 唐致远１，谭才渊１，陈玉红１，崔燕１，薛建军２ （１．天津大学化工学院应用化学系，天津３０００７２；２．广州鹏辉电池有限公司，广东广州５１１４８３） 摘要：对锂离子电池高倍率放电性能进行了研究。发现电池设计对锂离子电池放电性能具有较大的影响，设计了一种新型的锂离子电池的电极。研究了电极活性物质与导电剂、粘结剂的配比，电极片的面密度、压实密度对锂离子电池高倍率放电性能的影响，通过实验研究得到了一种高倍率放电性能良好的锂离子电池，该电池放电容量高，放电平台平滑，平台电压较高，循环性能较好，且电池放电时表面温度不高。分析锂离子电池高倍率放电循环曲线时发现了放电容量变化的一个规律，给出了针对锂离子电池高倍率放电的一种充、放电制度。关键词：锂离子电池；高倍率；放电；极耳中图分类号： ＴＭ９１２．９文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－０８７Ｘ（２００６）０５－０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｉｇｈｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ ＴＡＮＧＺｈｉ－ｙｕａｎ１，ＴＡＮＣａｉ－ｙｕａｎ１，ＣＨＥＮＹｕ－ｈｏｎｇ１，ＣＵＩＹａｎ１，ＸＵＥＪｉａｎ－ｊｕｎ２ （１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ； ２．ＧｒｅａｔＰｏｗｅｒＢａｔｔｅｒｙＣｏ．Ｌｔｄ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１１４８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｏｎｈｉｇｈｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ．Ｂａｔｔｅｒｙｄｅｓｉｇｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｏｎ ｔｈｅｈｉｇｈｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎｃｅｒｅｌｙ，ｔｈｅｎａｎｅｗｄｅｓｉｇｎａｂｏｕｔｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｃａｍｅｆｏｒｔｈ．Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ，ｓｕｒｆａｃｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｕｎｄａｆａｖｏｒａｂｌｅｈｉｇｈｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｔｈｉ－ｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ，ｗｈｉｃｈｈａｄｈｉｇｈｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙ，ｆｌａｔｖｏｌｔａｇｅ，ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅｃｙｃｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｈｅｎｄｉｓ－ｃｈａｒｇｉｎｇ．Ａｒｕｌｅｏｎｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｗａｓｆｏｕｎｄ，ａｎｄａｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｈｉｇｈｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｗａｓｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ；ｈｉｇｈｒａｔｅ；ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｌｅａｄ 当前，锂离子电池行业发展迅速，随着电子产品的发展，对锂离子电池也提出了更高的要求。电动汽车市场展现出蓬勃的发展势头［１￣４］，需要放电电流较大、功率较高的锂离子电池，许多小型电器也要求能够高倍率放电，小电流放电锂离子电池已不能完全满足市场的需求。虽然，氢镍电池高倍率放电研究发展较早，但是其电压较低，质量比容量及体积比容量与锂离子电池相比均较低，因此，在一些对电池电压、质量、体积等要求严格的电器中，都对锂离子电池寄予厚望。 １实验 １．１电极制备 正极活性物质ＬｉＣｏＯ２，与鳞片石墨、碳黑、乙炔黑混合，以 聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）作为粘结剂配制成浆料。负极活性材料为石墨，添加乙炔黑，以羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ）为粘结剂，混合制成浆料。将正、负极浆料分别涂布于铝箔、铜箔上，然后干燥辊压制成正、负极片。电解液为１．０ｍｏｌ／ＬＬｉＰＦ６／碳酸乙烯酯（ＥＣ）－碳酸二甲酯（ＤＭＣ）（１∶１）（广州市天赐高新材料科技有限公司），隔膜为聚丙烯微孔膜（Ｃｅｌｇａｒｄ２４００），厚度为０．０２５ｍｍ。 １．２电极及电池设计 以０６３４６５软包装液态锂离子电池为研究对象，制作两类电池：（１）正、负极片分别焊接一个极耳（本文称为单极耳电池）。（２）正、负极片分别焊接两个极耳（本文称为双极耳电池）。（如图１所示）。单极耳和双极耳电池的封口处侧视图如图２所示。 ａ．极耳；ｂ．极耳胶 Ａ．极耳胶１；ａ．极耳１； Ｂ．极耳胶２；ｂ．极耳２ 图２两种设计电池封口处侧视图 Ｆｉｇ．２Ｓｉｄｅｖｉｅｗｏｆｂａｔｔｅｒｙｓｅａｌ