钴酸锂软包电池高温循环膨胀改善研究

时间:2021-10-22 16:08来源:亿纬锂能 作者:王理
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  钴酸锂软包电池是正极采用钴酸锂,外壳用铝塑包装膜封装的电池,广泛用于便携式电子产品上。由于钴酸锂软包电池的外壳采用的是铝塑膜,电池高温循环后一般膨胀率大约10%。人们对循环性能的研究较多,大部分是通过电解液添加剂,改善正极材料和改善负极材料,未见从涂层隔膜角度降低循环膨胀率的报道。本论文拟在钴酸锂软包电池上采用不同类型涂层隔膜,用于改善高温循环膨胀率,同时电池保持较好的安全和电化学性能。
 
  1实验
 
  1.1电池制备
 
  电池A制备:采用正极钴酸锂,负极人造石墨,隔膜1(常用类型的隔膜),电解液以及其他原材料,制作容量为480mAh的562528软包电池。
 
  电池B制备:采用隔膜2,其他同电池A,制作容量为480mAh的562528软包电池。
 
  电池C制备:采用隔膜3,其他同电池A,制作容量为480mAh的562528软包电池。
 
  电池D制备:采用隔膜4,其他同电池A,制作容量为480mAh的562528软包电池。
 
  电池E制备:采用隔膜5,其他同电池A,制作容量为480mAh的562528软包电池。
 
  电池F制备:采用隔膜6,其他同电池A,制作容量为480mAh的562528软包电池。
 
  表1列出了各种电池的制备对比情况。
  1.2循环测试
 
  采用新威充放电柜,在45下,将电芯以0.8C充电到4.4V,
 
  截至电流0.05C,休眠10分钟,1C放电到3V,休眠10分钟,按如此过程循环规定的次数,测量循环前后的电池厚度。
 
  2结果与讨论
 
  2.1电池的测试数据
 
  表2汇总了各电池的测试数据。
 
  2.2电池A和B的数据分析
 
  电池A采用常用的7+2+2隔膜,7+2+2代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在同一面涂布2m的PVDF胶层,该隔膜是采用水溶剂进行涂布的,电池A的45下300次循环后厚度膨胀率9.2%。
 
  电池B的1+7+2+1隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层,然后再在隔膜的两面各涂1m的PVDF胶层,该隔膜是采用水溶剂进行涂布的。和电池A相比,电池B采用水系双面涂PVDF胶隔膜,提升隔膜胶层和极片之间的黏附力,从而降低电池循环膨胀率到7.3%。电池A和B的交流内阻以及1C放电容量保持率基本相当。
 
  2.3电池C和D的数据分析
 
  电池C的7+2+0.5隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在同一面涂布1m的PMMA胶层,该隔膜是采用水溶剂进行涂布的,电池C的45下300次循环后厚度膨胀率9.1%,和电池A的相当。
 
  电池D的0.5+7+2+0.5隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在隔膜的两面各涂0.5m的PMMA胶层,该隔膜是采用水溶剂进行涂布的,电池D的45下300次循环后厚度膨胀率7.5%,和电池B的相当,说明PVDF胶层和PMMA的胶层对膨胀率的作用相当。电池A,B,C和D的交流内阻以及1C放电容量保持率基本相当。
 
  和电池C相比,电池D采用水系双面涂PMMA胶隔膜,提升隔膜胶层和极片之间的黏附力,从而降低电池循环膨胀率到7.5%。
 
  2.4电池E和F的数据分析
 
  电池E的7+2+1隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在同一面涂布1m的PVDF胶层,该隔膜是采用NMP溶剂进行涂布的,电池E的45下300次循环后厚度膨胀率7.4%。和电池A和C相比,电池E的45下300次循环后厚度膨胀率显著下降到7.4%,因为油性NMP溶剂涂胶的隔膜与极片的黏附力大于水系涂胶的隔膜与极片的。
 
  电池F的1+7+2+1隔膜代表7m基膜的一面涂布2m陶瓷层然后再在隔膜的两面各涂1m的PVDF胶层,该隔膜是采用NMP溶剂进行涂布的,电池F的45下300次循环后厚度膨胀率6.2%。和电池B和D相比,电池F的45下300次循环后厚度膨胀率显著下降到6.2%,因为油性NMP溶剂涂胶隔膜与极片的黏附力大于水系涂胶隔膜与极片的。
 
  和电池E相比,电池F采用油系双面涂PVDF胶隔膜,提升隔膜胶层和极片之间的黏附力,从而降低电池循环膨胀率到6.2%。
 
  从上述分析可以得出,电池F的45下300次循环后厚度膨胀率为6.2%,是六种电池中膨胀率最低的。
 
  3结论
 
  本文通过采用不同种类涂层隔膜,有效改善了钴酸锂软包电池的45下300次循环后厚度膨胀率,其中采用油系双面涂PVDF胶隔膜的电池膨胀率最低,达到6.2%。

(责任编辑:Snow)
文章标签: 软包电池
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