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《天津大学》 2014年
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两种锂原电池高温储存性能研究及寿命预测

马苓  
【摘要】:以金属锂为负极的锂原电池(不可再充电的锂一次电池),如锂-锰电池、锂-二氧化硫电池、锂-亚硫酰氯电池等,具有高比能、大容量、高可靠性等特点,可用于便携式电器和电子装置,已经在国民经济的各个领域中得到了广泛的应用。由于在锂原电池的实际使用过程中,不可避免地需要在使用前储存一段时间,而在这一储存过程中,特别是在高温储存条件下,电池的性能如放电容量、电池阻抗、安全性能等会出现一定程度的下降,而这些下降会不同程度地影响到锂原电池的使用效果。为了深入研究锂原电池的贮存性能,本文针对两种新型锂原电池,即锂-亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池和锂-氟化碳(Li/CFx)电池,分别研究了不同储存时间和不同储存温度对电池放电性能的影响规律。 首先,本文以氟化碳为正极,金属锂为负极制备了Li/CFx电池(865mAh·g-1),然后分别考察了电池在40℃、55℃、70℃的温度下储存一定时间后的放电性能,并且通过SEM、XRD等测试手段表征了电池正极储存前后表面形貌和活性物质相结构的变化。实验发现,储存温度越高,储存时间越长,Li/CFx电池容量的衰减越严重,放电的电压平台越低,电压滞后现象也越明显。SEM的测试结果表明,高温储存后,CFx正极表面产生了许多大小均匀的LiF颗粒。从XRD的分析可知,电池在高温储存过程中会发生自放电反应,产生了高阻抗的LiF。 由于金属锂非常活泼,Li/SOCl2电池在高温下储存时,电池容量会发生不同程度的衰减,而且储存时间不同,电池容量衰减的程度也不一样。本文研究了不同储存温度和不同储存时间对Li/SOCl2电池放电性能的影响。实验结果表明,储存温度越高,储存时间越长,电池放出的容量越少,放电电压平台也越低,储存后电池的阻抗也变得越大。此外,Li/SOCl2电池在高温下储存一段时间后,开路电压也会升高。 文章最后通过加速寿命试验的方法对Li/SOCl2电池在常温下的储存寿命进行了预测,由0.01C的放电数据得到的储存寿命模型为:t=0.00135+4900.45*0.9094T,由此可预测出电池常温下的储存寿命为456.19天;由0.03C放电数据得到的储存寿命模型为:t=-0.8582+3362.6*0.91734T,并预测电池在常温下的储存寿命为388.09天。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM912

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