加注型金物質(zhì)電池參數(shù)倉貯后功效退化探討


鋰電世界 電池裝配采用層疊式,并在手套箱中進行(02、HZO含量分別小于lppm),最后以鋁塑成型膜包裝制成電池。為了考查靜態(tài)貯存效果,將滿充電的電池分別在60,70,80,90和10e貯存24小時,之后取出做如下測試:分別以0.2,0.5和1.OC倍率放電記錄各自的容量;10C循環(huán)性;測量電池開路電壓(OCV)、內(nèi)阻(IR)和厚度,并與貯存前電池相應參數(shù)對比。
為了考查高溫擱置期間的充放電效率,在高溫擱置時間內(nèi),以0.5C倍率對電池循環(huán)4次。電池容量及循環(huán)測試使用Arbin測試儀,內(nèi)阻使用交流內(nèi)阻測試儀(頻率為IKHz士10%)。為了對電極材料進行結(jié)構(gòu)分析,對經(jīng)過1.OC倍率循環(huán)20次的全放電態(tài)電池在手套箱里解剖。
將解剖的電極片分別在DMC溶劑中漂洗以除去電極表面的LIPF6鹽,并在常溫下使之干燥。形貌分析采用日本JEOL公司JsMes636oLV掃描電鏡,結(jié)構(gòu)測試采用日本Rigaku公司D/max2550VXX射線衍射儀。為經(jīng)過高溫貯存的電池以不同倍率常溫放電結(jié)果比較。
可以見到所有經(jīng)過高溫貯存的電池放電容量都小于72OmAh,80℃以下稍許降低,而80℃以上(含80℃)衰減嚴重。例如,經(jīng)過60℃和10℃擱置的電池IC放電容量分別為貯存前的94%和2.37%.這說明在60℃及以上電池出現(xiàn)不可逆容量損失,并且溫度越高損失量增大。
同時也說明隨著溫度升高倍率對容量的影響,尤其在80℃及以上這個影響很明顯。顯示擱置后的電池以1.0C倍率進行的循環(huán)實驗,從圖中再次可見,在擱置溫度超過60℃時不可逆容量損失在常溫F不可恢復并且在超過80℃時電池容量出現(xiàn)嚴重衰減<4.5>.
在低于80℃時,循環(huán)衰減速率沒有嚴重變化,然而在10℃時電池幾乎放不出電量,成為“死電池”.和分別表示經(jīng)過高溫貯存后放電態(tài)負極的X射線衍射圖譜和掃描電鏡照片。顯示,80℃以下銅的特征峰以外的特征峰,除了隨著溫度升高峰位有稍許的移動外,都與新MPCF負極樣處于全脫銼狀態(tài);在90℃,峰明顯向小角度移動并可以指認為嵌鏗態(tài)的MpcF二階化合物Lic,2:在100℃,(002)峰更加明顯移到2e=240位置,可以指認為嵌銼態(tài)的MpcF是Lic6和Lic,的共存物16.
比照掃描電鏡圖片可知,不同于a中的光滑又潔凈的表面,b中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過60℃擱置后的負極活性物質(zhì)MPCF的表面生成了顆粒尺寸為0.10.2m的小顆粒,這些分離的小顆粒在經(jīng)過100℃擱置后發(fā)展成連續(xù)、厚且致密的SEI膜層。上述物理性能表明高溫貯存確實對MPCF的表面和本體帶來明顯的影響。
結(jié)論本文研究了商用720n1Ah聚合物鏗離子電池在溫度6010℃貯存后的電化學性能衰減行為。擱置后的電池常溫放電容量比擱置前降低,降低幅度隨著溫度升高而加?。涸?0℃以下時輕微降低,而在80℃以上時降低嚴重。同時,對擱置后的電池內(nèi)阻、開路電壓和厚度的測量也表明了電池性能的衰退。X射線衍射和掃描電鏡實驗進步證實:電池性能衰退主要是由于高溫貯存期間MPCF表面的SEI的變化,如80℃以下的經(jīng)修飾的SEI膜薄而分離,能夠允許鏗離子傳輸;而80℃以上形成的修飾SEI膜厚而致密,致使鏗離子通道部分或幾乎全部堵塞。