上海紫一試劑廠專注電池類新材料的開發(fā)

磷酸鐵鋰動力電池組性能測試與分析

磷酸鐵鋰電池由于自身的性能特點受到廣泛關注和應用,是目前電池界競相開發(fā)研究的熱點。為了掌握電池組特性以及解決電池組的安全和延長使用壽命,有必要對電池組的性能作深入的研究,為電池管理系統(tǒng)提供依據。本文主要從磷酸鐵鋰電池組信號采集、電池組的放電特性、一致性和狀態(tài)估計方面開展研究。主要研究內容如下： 設計了電池組的單體電壓、總電流及溫度的采集模塊。采用業(yè)界首款多節(jié)電池監(jiān)控芯片LTC6802從高共模電壓中抽取一個小幅差分電壓,并利用芯片提供的相關聯MOSFET開關,設計了被動均衡充電電路。信號采集精度達到設計要求。 對電池組進行放電和一致性特性分析。串聯的10節(jié)電池組在不同SOC下進行了不同倍率的恒流放電的試驗,考察了放電電流大小對電池性能的影響,同時研究了SOC對電池性能的影響。試驗表明磷酸鐵鋰電池組放電過程中有一個很平穩(wěn)的放電平臺且在低SOC狀態(tài)下有一定的大倍率放電能力；放電能量效率隨SOC增大而增加,隨放電倍率增大而減小；大倍率放電性能較其他電池好。110節(jié)串聯的磷酸鐵鋰電池組在無施加電流和施加電流時單體電池總體上成正態(tài)分布,實現了利用統(tǒng)計學原理對故障電池進行初步有效的診斷功能。 利用雙kalman濾波器對電池組進行狀態(tài)估計。在單體電池SOC定義的基礎上先對電池組的SOC作了分析,結合試驗建立了電池組的開路電壓模型、工作電壓模型和放電效率模型。為了分離大電流對電量損失的影響,利用二階段放電試驗建立放電效率模型。由于電池組在一定情況下可以等效為單體電池,利用安時計量法和雙

卡爾曼濾波估算了電池的SOC,在一致性誤差系數相關函數的基礎上對電池組SOC作了定性上的分析。

制備溫度對熱解炭包覆磷酸鐵鋰/氣相生長炭纖維復合正極材料的影響

采用微波化學氣相沉積法一步合成了熱解炭包覆磷酸鐵鋰/氣相生長炭纖維復合正極材料.借助X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、高分辨透射電鏡和電化學測試儀等測試手段研究了不同制備溫度對材料晶體結構、顯微形貌和電化學性能的影響.結果表明,當制備溫度由500℃升至600℃時,磷酸鐵鋰主晶相的顆粒尺寸沒有發(fā)生明顯變化,而原位VGCF的網絡程度卻明顯增加,材料的放電比容量隨之提高;當制備溫度進一步升高到700℃時,磷酸鐵鋰顆粒異常生長現象加劇,VGCF直徑較大且粗細不均,材料的電化學性能變差.研究發(fā)現,當溫度為600℃時,材料表現出較優(yōu)的電化學性能,25℃在0.2C、0.5C、1C和3C倍率下的放電比容量分別可達163、159、153和143mAh/g.

鎂離子摻雜對磷酸鐵鋰結構和性能的影響

為提高 LiFePO4 的充放電性能, 用化學沉 淀法制備了鎂離子摻雜的磷酸鐵鋰, 用電化學方法測 量了 Li1 - x M g xFePO4 (x =0. 00 、0. 02 、0. 05 、0. 07 、 0. 10和 0. 20 ,摩爾分數)的充放電性能, 用 X 射線衍射 (XRD)和里特沃爾特(Rietveld)方法表征了摻雜對 LiFePO4 的晶體結構的影響。結果表明少量鎂離子摻 雜能有效地提高 LiFePO4 的比容量和循環(huán)性能 ,其中 Li0. 95M g0. 05 FePO4 具有更好的電化學性能, 放電比容 量高出 LiFePO4 約 20mAh /g , 鎂 離子摻雜提高了 LiFePO4 中 Fe 3 + /Fe 2 + 共存態(tài)的濃度 , 使材料具有更 好的導電能力。

1 引 言 為了滿足便攜式電器、動力電池和電動汽車對新 型化學電源的要求, 鋰離子電池的需求日益增加 [ 1] 。 目前鋰離子電池正極材料主要有 LiCoO2 、LiNiO2 和 LiM n2 O4 ,但是由于材料穩(wěn)定性 、價格和毒性等原因 , 這些材料的應用受到限制 [ 1 , 2] 。具有橄欖石結構的 LiFePO4 是一類很優(yōu)異的候選鋰離子電池新型正極材 料[ 3] , 是目前鋰離子電池正極材料研究的熱點之一[ 4] 。 由于 LiFePO4 電子導電能力較低 ,因此其充放電容量 有待于進一步改進 。為了提高 LiFePO4 的可逆容量 , 在優(yōu)化合成工藝[ 5 ～ 9] 、表面包覆導電碳材料[ 10 ～ 12] 、表 面包覆納米級的 Cu 粉或 Ag 粉[ 13 ～ 15] 和金屬離子摻 雜[ 16 ～ 21] 方面做了較多的工作 。如 Z. H. Chen 的研究 說明在表面包覆導電碳材料, 可使容量提高 45 %, 仇 衛(wèi)華 [ 18] 和倪江鋒 [ 20] 的研究在 Fe 位或 Li 位摻雜M n 2 + 和 Cr 3 +能提高 LiFePO4 的大電流放電性能 [ 7 , 8] ,但有 關摻雜離子對材料結構和充放電性能影響的報道較 少。 本文用化學沉淀法合成了鎂離子摻雜的 Li1 - x Mg xFePO4 ,用恒流充放電法測試其比容量和循環(huán)性 能,并用 X 射線衍射和里特沃爾特方法分析了鎂離子 摻雜對材料結構的影響。 2 實 驗 分別按 Li1 - x Mg xFePO4 的化學計量比稱取硫酸 鎂、硫酸亞鐵、硫酸鋰和磷酸氫二氨。將硫酸鎂 、硫酸 亞鐵和硫酸鋰與一定量的檸檬酸配成溶液 , 然后在劇 烈攪拌下與磷酸氫二氨溶液混合, 過濾干燥后 ,在氮氣 氣氛下、以 5 ℃/min 升到 700 ℃恒溫 24h , 反應完成后 隨爐冷卻 。其中 x 表示摻雜元素的摩爾分數, 其值分 別為 0. 00 、0. 02 、0. 05 、0. 07 、0. 10 和 0. 20 。 XRD 用日本(理學)Rig aku D /M AX 2500V 型 X 射線衍射儀,Cu 靶(Kα1 =0. 154nm), 電壓 50kV , 電流 250mA , 2θ范圍為 18 ～ 120°、步長為 0. 02°、每個數據 點的采樣時間為 2s 。用 DBWS9411 軟件修正材料的 晶體結構 。 采用恒電流充放電方法測定材料的比容量和循環(huán) 性能 。實驗電池采用金屬鋰片作負極, 正極膜按 m(活 性物質)∶m[ 導電劑(乙炔黑)] ∶m[ 粘結劑(聚四氟乙 烯)] =75 ∶20 ∶5 制備 ,隔膜為 Celgard 2400 , 1mol /L LiPF6 /EC +PC +EM C(1 ∶1 ∶4)(廣州市天賜高新技 術材料有限公司)作電解液, 在 SUPER1220 /750 型氬 氣手套箱(米開羅那(中國)有限責任公司)內組裝成雙 電極實驗電池 ,用 BTS6 /2 電池測試儀(深圳新威爾電 子有限公司) 測試材料的充放電比容量。采用恒電 流/恒壓法進行充電:充電流 80mA /g 、充電截止電壓 4. 2V 、恒壓充電電壓 4. 2V 。采用恒電流法放電:放電 電流 80mA /g 、放電截止電壓 2. 5V 。 3 結果與討論 3. 1 鎂離子摻雜對充放電性能的影響 當 Li1 - xM gxFePO4 中鎂的摩爾分數分別為 0. 00 、 0. 02 、0. 05 、0. 07 、0. 10 和 0. 20 時, 正極材料的充放電 比容量和放電曲線圖 1 和 2 。 從圖 1 和 2 可以看出,隨著鎂離子摻雜量的增加 , 磷酸鐵鋰正極材料的放電比容量先增加然后下降 ,其 中以 x =0. 05 樣品的容量和循環(huán)性能*, 其比容量 高出 LiFePO4 約 20mAh /g 。即少量 M g 的摻雜提高 LiFePO4 的充放電性能。其原因可能是摻雜 Mg 2 +進 入 LiFePO4 的晶格中, 占據部分 Li 或 Fe 2 + 的位置 ,改變了材料的晶體結構 ,提高了材料的導電性能 ,進而提 高材料的充放電容量和循環(huán)性能。

更多產品請登陸克拉瑪爾  官網查詢

公司聯系電話：021-67152090,4001650900