高性能18650型锂离子蓄电池(2)

电源技术

研究与设计

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平均每次循环容降0.04%。电池以1!、2!速率放电容量分别为初始容量的99.4%和98.9%。电池具有良好的低温放电特性，在-20

制，充放电压范围为2.75~4.1V。电池化成电流为0.2!，循环寿命试验的电流为1a。

按ICR18650电池的技术条件，进行了电池的倍率（1!、2、低温（-20C、、循环寿命试验及安全特!）-30C、-40C）性试验。其中安全特性试验包括过充（3!充电、限压10V）、短路（电阻小于50m!线路内短接）、冲击（10kg重物、2/3m

高度落下撞击）、针刺（!3.5mm尖针刺透）、热箱（150C环境下放置）等。所有试验数据由计算机自动采集，试验现象远程可视化监控记录。电池的电性能试验在arbinBT-2401自动充放电仪上进行。!

结果和讨论

由Lini0.8CO0.2O2的X射线衍射图（图1），可知此材料是以LiniO2为主体的三方晶系结构。Lini0.8CO0.2O2材料的第一次充放电比容量分别为180mah/g和150mah/g。这明显高于LiCOO2的比容量。而且它的第一次高的充电容量为电池的设计提供了良好的基础。因为锂离子蓄电池的碳电极在第一次充电时，要在其表面生成一层固体电解质保护膜，消耗一定量的正极活性物质成为不可逆容量。采用Lini0.8CO0.2O2作正极时，

电池设计不必考虑过多增加正极活性物质量。

图4MCMB-LiCOO2电池倍率放电曲线C以0.5!速率放电容

Fig.4DischargecurvesOfMCMB-LiCOO2量达到初始容量的91%；cellsatrOOmtemperatureandvariOusrates

以0.3!

速-30C时，

率放电容量达到了初始容量的80%；在-40C时以0.2!速率放电达到了初始容量的60%。电池良好的低温放电特性主要是电极材料和电

图5MCMB-LiCOO2电池低温放电曲线

其是正极材料的良好导Fig.5DischargecurvesOfLiCOO2/

MCMBbatteriesatlOwtemperature电特性，极化电阻小、

荷

液共同作用的结果。尤

电能力强，以及电液体系在低温-40C仍有一定

［2］

的电导率。

图6~图8是以Lini0.8CO0.2O2为正极MCMB为负极的18650

图1Fig.1

Lini0.8CO0.2O2的XRD图XRDpatternOfLini0.8CO0.2O

2

MCMB-Lini0.8CO0.2O2

电池循环寿命曲线Fig.6CyclelifecurvesOfMCMB-Lini0.8CO0.2O2batteries图6

型锂离子蓄电池放电特性曲线。电池的放电容量大于1700mah，电池在室温、充放电压2.75

~4.1V、1a放电电流、循环100%DOD条件下，寿命超过1000次，平均每次循环容降0.04%。电池良好的循环寿命主要得益于电极在电解液

由图2负极炭粉MCMB的颗粒度分布与电池充放效率关系曲线可知，当炭粉平均粒度由10"m

增加到25"电池的充m时，放电效率由87%提高到

图2

颗粒度与充放电效率的关系Particlesizevs.efficiency

90.6%。并且在优化的电液体系中，电池的充放电效率可提高到近92%

。通过改进电极成型加工工艺，提高了电池循环的稳定性。

图3~图5是以Li-COO2为正极、MCMB为负极的18650型锂离子蓄电池的放电特性曲线。

由图可知，放电容量大

Fig.2

MCMB-Lini0.8CO0.2O2

电池倍率放电曲线

Fig.7DischargecurvesOfMCMB-Lini0.8CO0.2O2batteriesatvariOusrates

图7

［3］

中的稳定性。电池以1

!、2!速率放电容量分别为初始容量的94.5%和89.8%。电池在-

20C时以0.2!速率放电，容量为初始容量的80.5%，-30C时放电容量为初始容量的57.1%。

图9~图12为电池的安全特性试验曲线。

图3

电池在室温、MCMB-LiCOO2电池循环寿命曲线于1550mah，

Fig.3

CyclelifecurvesOf

充放电压2.75~4.1V、1a放电电流、100%DOD条件下，循环寿命超过1000

次，

MCMB-LiCOO2cells

实验结果表明在电池的MCMB-Lini0.8CO0.2O2

电池低温放电曲线过充、短路、冲击等项试Fig.8DischargecurvesOfMCMB-电池的最高温度低Lini0.8CO0.2O2batteriesatlOwtemperature验中，

图8

于120C，无起火、爆炸

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