锂二次电池的高温循环性能及其容量损失(2)

锂离子电池容量

研究与设

计

环数据的采集在LAND-2001T型电池测试系统上进行。

对电池进行拆解，采用KYKY-2800扫描电子显微镜分析正负极材料粉末样品的形貌；采用SIMENS-D500型X射线衍射仪分析晶体结构，测试用CuK（λ＝1.4506nm），工作电α压为40kV，工作电流为20mA,扫描速率为4(°)/min,扫描范围为5°～80°。全电池的交流阻抗测试在PARSTAT2273电化学工作站上进行，频率扫描范围为10mHz～100kHz，所加交流电电压幅值为5mV。

2结果与讨论

图1为锂离子电池在25℃和60℃下循环50次的循环在50次循环之前，60℃下锂性能对比图。从图1可以看到，

离子电池的容量接近于线性衰减，而25℃下电池的容量衰减过程略有起伏，并非呈线性，但不同温度下电池容量衰减速率比较接近。在25℃和60℃时循环50次后，电池的放电容量分别保持在96.6%和95.5%，说明电池的高温循环稳定性在进行少次循环时略差于室温循环稳定性。但从图1可清楚看到，虽然用于实验测试的电池额定容量相同，但在50次循环之前，电池在60℃下循环时比25℃下循环时表现出更高的放电容量，且电池在60℃下的放电容量要高于电池的额定容这可能是由于在高温时电解质的黏度降低，从而加快了锂量。

离子的迁移速率，使活性锂的利用率变高，从而锂电池展现出较高的充放电容量。

60℃下的循环稳定性要差于25℃下的循环稳定性。

图3为锂离子电池在25℃和60℃时循环300次的恒流充电容量和恒压充电过程中补充充电容量对比曲线图。从图中可以看出，随着电池充放电循环次数的增加，在常温时恒流充电过程和恒压充电过程中所获得的容量保持较为平稳，在恒流充电过程中所获变化不大，而在高温60℃充放电时，得的容量随着循环次数的增加急剧下降，相反，在恒压充电过程中所获得容量显著提高。这是由于在充电过程中，前15次循环内在电极表面会形成固体电解质界面膜(SEI)，SEI膜使从而造成容量的衰减。同时电池内部阻抗一定程度的增加[4]，

由于锂电池本身的锂离子扩散速度较慢[5]，跟不上电子的转移速度从而使电极发生电化学极化，这也将造成容量的损失。在

图2为锂离子电池在25℃和60℃下循环300次的容量衰减对比图2(a)和充放电曲线图2(b)。由图2(a)可看出，在电池循环150次之前，尽管60℃时循环所表现出来的衰减速率较大，但放出的容量始终要高于25℃下循环时所放出的容量。经过300次循环后，25℃下循环的电池其容量保持率为86.4%，而60℃下电池的容量保持率仅为70.9%，容量衰减迅速。从图2(b)中也可以明显地看出在常温时初次循环容量为930mAh，高温60℃时为1020mAh，而进行300次循环后常温下容量为803mAh，而在60℃时为730mAh，并且在高温情况下平台电压不稳定，随着循环次数的增加，平台电压越来越小，而在常温下，平台电压几乎不变，这说明锂离子电池在

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2009.11Vol.33

No.11