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动力锂离子电池制备工艺对一致性影响研究

罗雨  
【摘要】:在新能源开发的推动下,锂离子电池受到到越来越多的关注,特别是随着电动汽车领域的发展,电池需求量不断增加。动力型锂离子电池要求电池输出高功率、高容量,需要将单体电池进行组合,组合前单体电池性能是否一致对电池组性能发挥有关键影响。因此对动力锂离子电池的研究不应只集中在提高单体电池性能,如电池材料及相关辅助材料、机械设备等方面,提高单体电池一致性也非常重要。但目前对电池一致性的研究多是考虑如何提高检测技术来提高分选精确度和对电池组管理系统的研究,对动力锂离子电池生产制备工艺与电池一致性能关系还没有系统的研究报导。 本论文通过对锂离子电池制备工艺技术的研究,对电池性能不一致形成原因和解决方法进行了研究,重点研究了电池制备工艺对电池一致性的影响。确定了对锂离子电池一致性有重大影响的关键工艺,主要包括配料搅拌、涂布、辊压、卷绕/叠片、注液和化成,在文中对各关键工艺参数与电池性能的关系做了深入研究分析。 利用现有工艺条件设计制备了容量为5Ah动力型高功率高容量动力锂离子电池。电池以锰酸锂为正极活性物质,石墨碳为负极活性物质,导电炭黑为导电剂,并采用一种新型水性粘结剂。测试电池容量、内阻、电压等显示所制备的电池拥有较好的一致性,对比了在相同工艺条件下以及在不同压实密度和不同注液量的条件下电池性能差异,确定电池工艺参数与电池一致性能的关系。 利用分容曲线提取放电容量、直流放电内阻和恒流恒压充电时间比三个特征参数对电池进行分选,可以在不增加工艺流程的情况下提高分选精度,是一种方便快速且对电池性能无损的一致性分选方法。并采用该方法对所制备的5Ah动力锂离子电池进行分选和性能评估,测试结果显示按三个特征参数对电池进行分选的结果可靠,一致性优良。确定了利用该方法分选的结果能达到或超过按容量、内阻、电压分选的精度。该方法减少了常规内阻、电压测试等工艺环节,克服了其他单一分选方法的局限性,能够保证电池各种性能指标的一致性,为锂离子电池的实际生产提供了一种快速简单可靠的分选方法。


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