材料对锂离子电池热稳定性的影响

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第３卷第４期６

２０年８月０５

中南大学学报（自然科学版）

ＪＥＮＴ．Ｓ．ＣＯＵＴＵＮＩＨＶ．（ＣＩＮＣＥＡＮＤＣＨＮＯＧＹ）ＳＥＴＥＯＬ

Ｖｏ．６ＮＯ４１３．Ａｕ．ｇ２００５

材料对锂离子电池热稳定性的影响

胡传跃。李新海王志兴罗文斌，，（．南人文科学技术学院化学材料科学系，１湖湖南娄底，１００４７０；２中南大学冶金科学与工程学院，南长沙，１０３．湖４０８）

摘要：用差示扫描量热法研究锂离子电池材料包括导电剂、结剂、采粘电解液、ｉ５ｏ与ＬＣＬ０Ｃ０＿ｉ对锂离子电池热稳定性的影响，对由这些材料制备的０３４并６０８型方形锂离子电池进行安全性测试。研究结果表明：离子电池的热锂稳定性受正极、负极及电解液３种因素的影响，电池热反应释放的热量由大到小顺序为：负极、极、正电解液。负极反应热主要来源于ＬＣｉｓ与粘结剂及电解液之间的反应，与粘结剂的性质、量及电解液用量有关；极反应热且用正主要来源于ＬＣＯｚ的分解反应及其分解产生的氧气与有机溶剂之间的燃烧反应。聚偏二氟乙烯粘结剂比丙烯ｉｏ

酸系水基粘结剂的热稳定性高，电碳黑导电剂的热稳定性比乙炔碳黑导电剂的热稳定性高。过充实验结果表导

明，聚偏二氟乙烯粘结剂及导电碳黑能显著提高ＬＣＯ／墨型锂离子电池的热稳定性。ｉｏｚ石

关键词：离子电池；热稳定性；安全性；材料锂

中图分类号：ＴＭ９２９１．

文献标识码：Ａ

文章编号：６２７０（０５０—５７０１７—２７２０）４０８—７

ｎｌｅｃｆｍａｅｒａｌｎｔｅｒｆｎｅｏｕｔｉｓｏｈｍａｌｓａｌｙｏｔｂｉｉｆ¨ｈｕ—ｏｔｅｒｅｔｔｉｍｉｎｂａｔｉｓ

ＨＵＣｈｕｎｙｕａ—ｅ’ＬＩＸｉ—ａ，ＷＡＮＧ，ｎｈｌＺｈｉｘｎｇ—ｉ，ＬＵＯｅｂｎＷｎ—ｉ

（１ＤｅｐｒｍｅｔｏｆＣｈｍｉｔｙａｄＭａｅｒａｓＳｉｎｃ．ａｔｎｅｓｒｎｔｉｌｃｅｅ，ＨｕｎｎＩｔｔｅｏｕａｎｔｅａｎｓｉｕｔｆＨｍｉｉｓ。

ＳｉｎｃｎＴｅｈｎｏｇｙ，Ｌｏｕ７ｃｅｅａｄｃｏｌｄｉ４１０００，Ｃｈｎａ；ｉ

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ｌｔｌｇｃｌｃｅｃｎｇｎｅｉｇ，ＣｅｔａｏｔｉｅｓｔｏｕｎｒｌｕｈＵｎｖｒｉＳｙ，Ｃｈｎｓａ４０８。Ｃｈｎ）ａｇｈ１０３ｉａ

ＡｂｓｒｔＤｉｆｒｎｉｌｓａｔａｃ：ｆｅｅｔａｃｎｎｉｇｃｏｒｍｅｒ（ｎａｌｉｔｙＤＳＣ）ｗａｓｄｔｔｙｔｎｌｅｅｏｆｍａｅｉｌｎｓｕｅｏｓｕｄｈｅｉｆｕｎｃｔｒａｓｏ

ｔｅｔｅｍａｓａｌｙｏｆｌｔｉｍ—ｏｔｅｉｓＴｈａｅｉｌｉｃｕｄｏｈｈｒｌｔｂｉｉｉｈｕｉｎｂａｔｒｅ．ｔｅｍｔｒａｓｎｌｄｅｃｎｄｕｔｖｅｃｒｏｂｌｃｃｉａｂｎａｋ，

ａｅｙｅｅｃｒｏａｋ，ｐｌｖｎｌｅｅｆｕｒｄ（ＶＤＦ）ａｈｓｖ，ａｒｌｄｅｉｅｃｔｌｎａｂｎｂｃｏｙｉｙｉｎｌｏｉｅＰｄｄｅｉｅｃｙｉａｈｓｖ，Ｌｉ５Ｃｏ２ａｄｃｏＯｎ

．

Ｌｉ．Ｔｈａｅｙｔｔｗａａｒｅｕｔｏｎ０６０８ｐｒｓａｉｉｈｉｍ—ｏａｔｒｅＴｈｅｕｔｈＣ６ｅｓｆｔｅｓｓｃｒｉｄｏ３４ｉｍｔｃｌｔｕｉｎｂｔｅｉｓｅｒｓｌｓｓｏｗ

．

ｔａｈｔＰＶＤＦａｈｅｉｅａｄｃｎｄｕｔｖａｂａｋｅｈｉｉｔｅｈｒａｔｂｌｔｏｍｐａｅｉｈａｄｓｖｎｏｃｉｅｃｒｏｎｂｌｃｘｂｔｂｅｔｒｔｅｍｌｓａｉｉｙｃｒｄｗｔｃｙｉｄｈｓｖｎｄａｅｙｅａｂｏａｋ．Ｔｈｅｔａｅｃｉｎｈｅｔｏａｈｉｌｅｃｎｇｆｃｏｅｒｌｃａｅｉｅａｃｔｌｎｅｃｒｎｂｌｃｏｔｌｒａｔｏａｆｅｃｎｆｕｎｉａｔｒｒｓｏｎｉｌｏｈｈｒａｔｉｉｙｏｉｈｉｍ—ｏｎｂｔｅｉｓｆｏｍａｇｅｔｍａｌｉｓｆｌｗｓ：ａ—ｐｓｂｅｆｒｔｅｔｅｍｌｓａｂｌｔｆｌｔｕｉａｔｒｅｒｌｒｏｓｌｓａｏｌｏｎｏｄｅ，ｃｔｏｄａｈｅ，ｅｅｔｏｙｅＴｈｎｅｒａｃｉｓｍａｎｌａｅｐｌｃｍｏＣ６，ａｈｅｉｅｄｅｅ—ｌｃｒｌｔ．ｅａｏｄｅｔｏｎｉｙｔｋａｅａｎｇＬｉｄｓｖｓａｎｌｃｔｏｙｅＴｈｅｃｉａｓｓｒｎｇｙｉｌｅｅｈｅｎａｕｅａｄａｏｒｌｔ．ｅｒａｔｏｎｈｅｔｉｔｏｌｎｆｕｎｃｄｂｙｔｔｒｎｍｕｎｔｏｄｓｖｎｄｅｅ—ｆａｈｅｉｅａｌｃｔｏｙｅＴｈｅｅｓｄｅｔｉａｈｅｍａｎｌｅｕｔｄｒｍｒａｃｓｌｅｏｍｂｕｔｏｎｒａｔｏｎｒｌｔ．ｅｒｌａｅｈａｎｃｔｏｄｉｙｒｓｌｅｆｏｏｇｎｉｏｖｎｔｃｓｉｅｃｉｄｕｏｔｖｏｖｄｏｇｅｒｅｔｈｅｅｌｅｘｙｎｆｏｍｏ５ＬｉＣｏＯ２ｄｅｏｐｉｉｔｅｅａｅｅｐｅａｕｅＴｈｅｏｖｒｈａ—ｃｍｏｓｔｏｎａｌｖｔｄｔｍｒｔｒｅｃｒ

．

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ｃｏｉｈｏｓｎｇＰＶＤＦａｄｈｓｖｎｏｕｃｉｅｃｒｏｎｂｌｃｓｃｄｕｃｉｅａｄｉｉｅｓａｅｉｅａｄｃｎｄｔｖａｂａｋａｏｎｔｖｄｔｖＫｅｙｗｏｒｓ：ｉｈｉｄｌｔｕｍ—ｏａｔｒｉｎｂｔｅｙ；ｔｅｍａｔｂｉｉｙ；ｓｆｔｈｒｌｓａｌｔａｅｙ；ｍａｅｉｔｒａｌ

．

由可逆嵌入与脱嵌的负极材料如石墨、油焦石等取代金属锂制备的锂离子电池，仅能延长电池不循环寿命，提高快速充电能力，且能提高电池的安而

收稿日期：０４—０—０２０４６

全性

。尽管近来金属锂电池的安全性有所提

高，正常使用条件下，满足使用要求，当充电在能但过程在阳极沉积锂枝晶时电池的安全性不能满足使

作者简介：传跃（９２）男，南安化人，士，事锂离子电池及相关材料研究胡１７一，湖博从

论文联系人：传跃，，士；胡男博电话：７８８２０５０）Ｅｍａ：ｕｈａｙｅ￣ｖｐｓａｔｍ０３—３５６（；－ｉｈｃｕｎｕ（ｉ．ｉ．ｏｌｎ

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中南大学学报（自然科学版）

第３６卷

用要求。为了提高锂离子电池的安全性能，们进称量并制备差示扫描量热（ｉｅｅｔｌｃｎｉａ—人ｄｆｒｎｉａｎｎｃｌｆａｓｇｏ

行了大量的研究。所研究的内容主要有：池的耐ｒｔ，Ｓ样品。纯ＬＰ６与浓度为１ｍｏ／电ｉｒＤＣ）ｍｅｙｉＦｌＬ过充性能口；温下充电态的正极材料与非水溶剂剖高的反应｜电池的热效应。；解液的热稳定４；。８电ＩＰ６Ｅ－ＭＣＥＦ／ＣＤ－ＭＣ的电解液则在手套箱中直接制ｉ备成ＤＣ样品。Ｓ

样品的制备

．．ＣｏＣＣ性－碍。在此，］作者采用差示扫描碳量热法研究当１２１不经溶剂浸提的Ｉ５Ｏ与Ｉｉ。的ＤＳ前商品化锂离子电池中常用乙炔黑、电碳黑及常导用粘结剂如聚偏二氟乙烯（ＶＤＦ、Ｐ）丙烯酸系水基粘

极、极和电解液对电池热稳定性的影响。负

以乙炔碳黑为导电剂、ＶＤＰＦ为粘结剂制备Ｉ

结剂对锂离子电池热稳定性的影响，以及电池的正ＣＯｏ