中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

鋰離子電池電解液注入量直接關(guān)系電池性能的高低。當(dāng)電池的電解液注入量過高時，不僅會造成電池制備成本的增加，多余的電解液在充放電過程中也會產(chǎn)生分解，生成氣體，導(dǎo)致電池正負(fù)極接觸變差，循環(huán)性能惡化，同時也會引起系列安全問題；當(dāng)電解液注入量過低時，鋰離子在正負(fù)極之間的傳導(dǎo)受限，會引起電池在長期循環(huán)過程中內(nèi)阻增加，循環(huán)穩(wěn)定性降低。

本文研究了不同化成壓力下，軟包裝鋰離子電池電解液注入量與電解液保液量的關(guān)系，研究了電解液保持量與電池循環(huán)性能的關(guān)系，并研究了在數(shù)碼類鋰電池制備過程中，在保證電池性能的基礎(chǔ)上，如何通過控制化成壓力、降低電解液注入量來進(jìn)一步降低電池制造成本。

1 實(shí)驗(yàn)

選擇體積能量密度較高的兩款電池進(jìn)行本次實(shí)驗(yàn) ，分別是406072-2920mAh (650Wh/L)和426168-3020mAh (667Wh/L)電池。

1.1 鋰離子電池的制備

將粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制成膠液，再與鈷酸鋰樣品(LiCoO2)、導(dǎo)電炭黑(SP)、碳納米管(CNT)充分混合，使用NMP調(diào)漿，制成固含量和粘度合適的漿料，將漿料均勻涂覆在12μm厚的鋁箔上，在110℃下真空干燥6h，再以200MPa壓力輥壓成98μm(壓實(shí)密度為3.95g/cm3)厚，制成活性物質(zhì)含量為98.0%的正極片。

將增稠劑CMC(電池級)溶于去離子水(自制)中制成膠液，再與人造石墨、導(dǎo)電炭黑(SP)、粘結(jié)劑SBR混合，使用去離子水調(diào)漿，制成固含量和粘度合適的漿料，涂覆在8μm厚的銅箔上，在90℃下真空干燥6h，再以100MPa 的壓力輥壓成122μm(壓實(shí)密度1.60 g/cm3)厚，制成活性物質(zhì)含量為96.0%的負(fù)極片。

制得的極片分別在85℃下真空干燥12h后，將正極片、(9+3) μm陶瓷隔膜與負(fù)極片采用卷繞結(jié)構(gòu)制成卷芯，用鋁塑膜封裝后，在85℃下真空烘烤24 h，水分合格后在手套箱中注入電解液并記錄電池質(zhì)量，45℃高溫靜置24h。

1.2 鋰離子電池化成工藝和電化學(xué)性能測試

鋰離子電池的化成工藝為：采用NP-5AFF(5V5A-128CH)高溫加壓化成機(jī)以恒定電流0.1C充電45min，控制電壓在3.5V；然后以恒定電流0.2C充電30min，控制電壓在3.8V，最后以恒定電流0.5C充電90min，控制電壓在4.2V。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，控制化成壓力在1.0～3.0MPa，化成溫度控制為75℃。電池化成結(jié)束后，常溫擱置大于4h，進(jìn)行二封抽氣成型，并記錄電池質(zhì)量。

電池分容步驟為：在(25±2)℃下，以0.5C恒流充電至4.4V，轉(zhuǎn)恒壓充電至0.02C，然后以0.5C恒流放電到3.0V，循環(huán)2次，進(jìn)行分容，記錄電池的充放電容量，電池的額定容量為3000～4000mAh之間。

電池的充放電測試使用高精度電池性能測試系統(tǒng)CT-4008-5V6A。循環(huán)測試方法為：室溫下電池以0.7C恒流恒壓充電至4.40V，截止電流0.02C，0.7C恒流放電至3.0V，記錄電池在不同充放電次數(shù)下的充放電容量、容量保持率。

2 結(jié)果與討論

2.1 低化成壓力下電解液注入量與化成后電解液保持量的關(guān)系

鋰離子電池中電解液的量通常會影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性，在生產(chǎn)過程中，控制電解液的注入量在一個合理的范圍至關(guān)重要。鋰離子電池在化成后，電解液的保持量與電解液的注入量、化成工藝以及電池正負(fù)極材料特性有很大的關(guān)系?？刂苹蓧毫?le;1.0MPa，保持化成工藝和電池正負(fù)極材料一致的情況下，選取容量為3000mAh左右的鋰離子電池，電解液注入量分別為1.60、1.75和1.90g/Ah，研究了電解液的注入量與化成后電解液的保持量的基本關(guān)系，如表1所示。上述保持量最小數(shù)值的選擇根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲得，對于鈷酸鋰電池來說，在化成壓力為1.0MPa 時，注入量低于上述最小值會出現(xiàn)正負(fù)極浸潤不良的現(xiàn)象。

表1 電解液注入量與保持量數(shù)據(jù)統(tǒng)計 g/Ah

采用化成壓力≤1.0MPa，保證了鋰離子電池在化成時正負(fù)極片和隔膜之間有適當(dāng)?shù)馁N合，同時能保證鋰離子電池不會被過度擠壓，充分保證電解液有足夠余量。根據(jù)對注入量和化成后電解液保持量的記錄與計算，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)化成壓力較小(<1.0MPa)時，容量在3000mAh左右的電芯，電解液注入量≥1.60g/Ah 時，完全能滿足化成過程中SEI膜生成對電解液的消耗。隨著電解液注入量的增加，化成后電解液的保持量也逐漸增加，注入量與電解液保持量呈正相關(guān)關(guān)系。

為了進(jìn)一步明確鋰離子電池在實(shí)際生產(chǎn)過程中電解液的保持量與注入量的關(guān)系，對1#~2#系列實(shí)驗(yàn)中的多組樣品進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，并制作了箱線圖來觀察數(shù)據(jù)的分散情況，如圖1所示，當(dāng)電解液的注入量為1.60g/Ah時，鋰離子電池化成后電解液保持量的數(shù)值分布較窄，隨著電解液注入量的增加，電解液的保持量分布逐漸變寬，說明當(dāng)電池的電解液充足時，降低電解液的注入量，電解液的保持量分布會逐漸變窄。

圖1 不同電解液注入量下的鋰離子電池化成后電解液保持量的箱線圖

2.2 化成壓力對循環(huán)性能的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中，在保證電池性能的基礎(chǔ)上，為了控制成本，電解液的注入量越少越好。上述研究驗(yàn)證了當(dāng)化成壓力≤1.0MPa 時，鋰離子電池的電解液注入量為1.60g/Ah 時，可以保證化成后的鋰離子電池具有充足的電解液。在此基礎(chǔ)上，考察不同化成壓力下的循環(huán)性能。當(dāng)化成壓力加大時，正負(fù)極片與隔膜之間的接觸更加緊密，導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部可用于吸收電解液的空間減小，因此選取電解液注入量1.60g/Ah，控制化成加壓壓力分別為2.2、1.6和1.0MPa，制備了系列電池，并測試其循環(huán)性能，如圖2所示。

圖2 不同化成壓力下電池的長期循環(huán)性能圖

由圖2可知，當(dāng)化成壓力逐漸降低時，電池的長期循環(huán)性能變差?；蓧毫?.2MPa時，電池經(jīng)過1150次循環(huán)后，容量保持率仍然大于80%。此時，經(jīng)過計算，電池的電解液保持量大于1.56g/Ah，即采用較低的電解液注入量即可滿足電池循環(huán)1000次后容量保持率大于80%，隨著電池電解液注入量的增加，電池長期循環(huán)失效的概率也會降低。

2.3 電解液保持量對循環(huán)性能的影響

電解液的保持量對循環(huán)性能影響較大，充足的電解液量是維持電池循環(huán)性能的必要條件。造成電解液量不足的原因主要有：一是電解液注入量不足；二是電解液注入量充足，但因浸液不充分，注入的電解液被抽出，電解液的保持量不足；三是循環(huán)過程電池內(nèi)部電解液被消耗完畢。在化成階段，電解液中的成膜添加劑會分解，分解產(chǎn)物沉淀在負(fù)極表面形成SEI膜，SEI膜的結(jié)構(gòu)影響負(fù)極材料的循環(huán)性能。

循環(huán)過程中不穩(wěn)定的SEI膜會反復(fù)分解和重新生成，消耗可逆鋰源和電解液，造成循環(huán)失效。在保證足夠的電解液注入量和浸潤充分的條件下，增加電解液的保持量可以改善循環(huán)性能。為了進(jìn)一步研究電解液保持量對循環(huán)性能的影響，選取了1#~5#鋰離子電池分別注入不同量的電解液，并記錄經(jīng)過化成后電解液的保持量，如表2所示，電解液注入量為1.58~1.68g/Ah時，在化成壓力為2.2MPa時，電解液的保持量均不小于1.54g/Ah。根據(jù)電解液注入量與保持量的差值統(tǒng)計結(jié)果，可知隨著電解液注入量的增加，電解液的保持量也逐漸增加。

表2 鋰離子電池不同電解液注入量與化成后電解液保持量（化成壓力 2.2 MPa）”，單位為 g/Ah。

對表2中不同電解液保持量的電芯進(jìn)行長期循環(huán)性能測試，其中充放電電流大小均為0.7C，充放電電壓范圍為3.0～4.4V，具體測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同電解液注入量和保持量下電池的長期循環(huán)性能圖

由圖3可知，1#電池的循環(huán)性能比較差，該電池循環(huán)到498次時，電池的容量保持率低于初始容量的80%；2#、4#和5#電池的循環(huán)性能較為一致，當(dāng)循環(huán)到650次時，容量保持率仍有80%；3#電池的循環(huán)性能最優(yōu)，當(dāng)電池容量保持率為80% 時，電池充放電循環(huán)次數(shù)達(dá)到了770次。當(dāng)電解液注入量足夠，電解液保持量在1.56g/Ah以上時，均能使電池0.7C循環(huán)500次后容量保持率大于80%，隨著注入量的增加，容量保持率提高，循環(huán)失效的概率減??；當(dāng)電解液注入量與保持量差值在0.06g/Ah時，電池具有較好的循環(huán)性能。當(dāng)電池化成步驟完成后，通過控制電解液經(jīng)過化成后的損失在0.06g/Ah 左右時，可以實(shí)現(xiàn)電池性能和成本的最優(yōu)組合。

3 結(jié)論

本文研究了以鈷酸鋰和人造石墨為正極和負(fù)極所制備的軟包裝鋰離子電池電解液注入量與電池性能的關(guān)系。對于容量約為3000mAh的數(shù)碼類軟包裝鋰離子電池來說，電解液的保持量與電解液的注入量成正比例關(guān)系，當(dāng)電解液的注液量充足時，降低電池電解液的注入量，電解液的保持量分布會逐漸變窄。當(dāng)電池化成時采用的壓力為2.2MPa時，電池的電解液保持量大于1.56g/Ah，可以使電池循環(huán)1000次后容量保持率大于80%。為了進(jìn)一步降低電池成本，保證電池性能，通過控制電解液經(jīng)過化成后的損失為0.06g/Ah左右，可以實(shí)現(xiàn)電池性能和成本的最優(yōu)組合。

文獻(xiàn)參考

[1]岳娟, 孫嘉隆, 孫珊珊,等. 軟包鋰離子電池電解液保持量對性能影響研究[J]. 電源技術(shù), 2021, 45(4):4.