類型：
|
【軟件】
|
上傳： |
2013-1-8 12:00:45 |
大小： |
111111KB |
| 說(shuō)明： |
1.2 主要測(cè)試儀器
采用BS-9088K-3A鋰離子電池自動(dòng)檢測(cè)裝置(廣州產(chǎn))對(duì)電池進(jìn)行化成和分容；采用BK-7024L/60可充電電池檢測(cè)設(shè)備(廣州產(chǎn))對(duì)電池進(jìn)行倍率放電性能的檢測(cè)；采用熱電偶檢測(cè)倍率放電時(shí)的電池表面溫度。
通過對(duì)電池ND-1與ND-3倍率放電曲線的比較可見，10mm寬的極耳在40A放電時(shí)，極耳附近區(qū)域的電化學(xué)極化較大，從而影響了電池的倍率放電性能，這說(shuō)明采用較寬尺寸的極耳有利于改善電池的倍率放電性能。通過對(duì)比圖1中ND-1 與ND-2倍率放電曲線可見，相同尺寸不同材質(zhì)的極耳同樣會(huì)對(duì)電池的倍率放電性能有很大影響，負(fù)極耳采用銅鍍鎳材料的電池有較好的倍率放電性能。
2.2極耳引出方式對(duì)電池倍率放電性能的影響
在高倍率放電條件下，不同的電池結(jié)構(gòu)，極耳的設(shè)計(jì)方法也不同。卷繞結(jié)構(gòu)的鋰離子電池可在電極極片上多焊接幾個(gè)極耳，這樣在高倍率放電初期，電池內(nèi)部就會(huì)有多個(gè)區(qū)域內(nèi)阻較小，電流密度較大，反應(yīng)速度較快，從而緩解單極耳情況下的劇烈反應(yīng)。而疊片結(jié)構(gòu)的鋰離子電池可在電極極片反向各設(shè)計(jì)一個(gè)極耳，疊片時(shí)極耳從電池反向引出，每側(cè)各有一個(gè)正極耳和一個(gè)負(fù)極耳，然后再將正極極耳之間電連接，負(fù)極極耳之間電連接，從而達(dá)到大電流放電時(shí)，電流分布均勻的目的[6]。
對(duì)于固定型號(hào)尺寸的卷繞結(jié)構(gòu)鋰離子電池，采用多極耳會(huì)降低電池的額定容量，而且極耳數(shù)量增加的話，會(huì)增加鋁塑膜的熱封難度，鋁塑膜與極耳之間容易出現(xiàn)預(yù)封不良現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電池產(chǎn)生短路、脹氣和漏液的隱患。對(duì)于疊片結(jié)構(gòu)鋰離子電池，極耳也只能從反向再引出一對(duì)，它同樣也存在鋁塑膜熱封困難的問題[7]。在電池極耳設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用一正一負(fù)的極耳設(shè)計(jì)方法，然而對(duì)于長(zhǎng)寬比例大的電池型號(hào)，如果采用同側(cè)出極耳的方式，極耳的寬度尺寸將會(huì)受到很大的限制，從而不能滿足電池最大放電電流的要求，此時(shí)極耳的引出方式，可采用正、負(fù)極耳反向引出。
通過改變正、負(fù)極極耳的引出方式來(lái)研究電池20C倍率放電性能。將ND-1和ND-4電池20C倍率恒流放電至2.75V，得到電池20C倍率放電曲線圖3。
極耳對(duì)鋰離子電池倍率性能的影響
2.3銅鍍鎳負(fù)極耳對(duì)電池倍率放電性能的影響
目前大部分研究者通過對(duì)電極設(shè)計(jì)、正負(fù)極材料的選擇、正負(fù)極和電解液配方的優(yōu)化來(lái)提高電池的倍率放電性能。程建聰?shù)热藢?duì)各種影響電池倍率性能的因素進(jìn)行了優(yōu)化組合，制成了額定容量為1100mAh的電池，該電池在20C倍率放電時(shí)，電池表面最高溫度為75℃，而23 C倍率放電時(shí)，電池表面最高溫度為83℃[8]。這說(shuō)明采用以上改善措施雖然能夠提高電池的倍率放電性能，但是不能解決電池發(fā)熱嚴(yán)重的問題，所以要提高電池的散熱速率，還需要從電池設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究。
由圖4可見，電池在20C、25C和30C倍率放電時(shí)，電池表面最高溫度依次為61℃、67℃和75℃。而電池外表面的溫度變化是由電池內(nèi)部的發(fā)熱狀況引起的，負(fù)極采用銅鍍鎳極耳能有效提高電池的散熱速率，從而緩解電池表面的發(fā)熱嚴(yán)重現(xiàn)象。
由圖5可見，隨著放電倍率的提高，電池的放電平臺(tái)逐漸降低，但是倍率放電容量減少幅度較小，而且在30C倍率放電時(shí)電池也沒有出現(xiàn)脹氣現(xiàn)象，這說(shuō)明電池具有良好的倍率放電性能。分析認(rèn)為在高倍率放電時(shí)，采用銅鍍鎳負(fù)極耳，能夠有效提高電池的散熱速率，從而改善電池的倍率放電性能。另外，隨著放電倍率的提高，鋰離子在電解液中的傳導(dǎo)速率和在極片中的擴(kuò)散速率也會(huì)增加，從而電池的高倍率放電性能也會(huì)提高。
圖6是ND-1電池20C和25C倍率放電的循環(huán)壽命圖，其充放電制度為：1C恒流充電至4.2V，恒壓充電至電流小于等于0.05C，然后恒流20C和25C倍率放電至2.75V。
由圖6可見，隨著放電倍率的提高，電池的容量衰減率增加。ND-1電池20C倍率循環(huán)300周，容量保持率為80%，25C倍率循環(huán)200周，容量保持率為78%。該電池具有良好的高倍率循環(huán)性能，能夠滿足高倍率放電環(huán)境的需要。
本文通過一系列實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明改變電池內(nèi)部的極耳設(shè)計(jì)能夠有效改善鋰離子電池的高倍率放電性能。負(fù)極采用銅鍍鎳極耳，在高倍率放電過程中，能有效降低電池的極化，改善電池的倍率放電性能，降低電池表面的溫度，從而進(jìn)一步改善電池的倍率循環(huán)壽命。
參考文獻(xiàn)：
[1] BIENSAN P, SIMON B, PERES J P, et al. On safety of lithium-ion cells[J]. Journal of Power Sources, 1999, 81-82: 906-912.
[3] SATO T, SHAKO M, TAKUYA N. High rate performance of a lithium polymer battery using a novel ionic liquid polymer composite[J]. Journal of Power Sources, 2007, 164(1): 390-396.
[4] 周顯茂.高功率鋁塑膜軟包裝鋰離子電池[P]. CN:101162777A, 200710163888.0, 2008.
[5] 胡廣俠, 解晶瑩, 李春香,et al. 鋰離子蓄電池高倍率放電研究[J]. 電源技術(shù), 2003, 27(sl): 201-204.
[6] 何安軒, 文其能. 高功率鋰離子電池[P]. CN:200965898Y, 200620015660.8, 2006.
[7] 唐致遠(yuǎn), 譚才淵, 陳玉紅,et al. 鋰離子電池高倍率放電性能研究[J]. 電源技術(shù), 2006, 30(5): 383-386.
[8] 程建聰, 陳性保, 董全峰. 聚合物鋰離子電池的高倍率放電性能研究[J]. 電池, 2007, 37(5): 329-332.[url= http://www.whtlhgdq.com/]串聯(lián)諧振[/url] 串聯(lián)諧振
[url= http://www.whtlhgdq.com/]直流電阻測(cè)試儀[/url] 直流電阻測(cè)試儀
[url= http://www.whtlhgdq.com/]電纜故障測(cè)試儀[/url] 電纜故障測(cè)試儀
[url= http://www.whtlhgdq.com/]繼電保護(hù)測(cè)試儀[/url] 繼電保護(hù)測(cè)試儀
[url= http://www.whtlhgdq.com/]開關(guān)測(cè)試儀[/url] 開關(guān)測(cè)試儀 |
|
中國(guó)電子商務(wù)服務(wù)聯(lián)盟成員單位 瓊ICP備