C／LiCoO2 系锂离子电池低温充放电性能

作者简介:

陈继涛(1975-),男,安徽人,北京大学化学与分子工程学院博士生,研究方向:化学电源及材料化学;周恒辉(1963-),男,湖南人,北京大学化学与分子工程学院副教授,博士,研究方向:化学电源及材料化学;

倪江锋(1979-),男,湖南人,北京大学化学与分子工程学院硕士生,研究方向:化学电源及材料化学;常文保(1940-),男,山西人,北京大学化学与分子工程学院教授,研究方向:分析化学;慈云祥(1926-),男,安徽人,北京大学化学与分子工程学院教授,研究方向:分析化学。C/LiCoO 2系锂离子电池低温充放电性能

陈继涛1,周恒辉1,倪江锋1,2,常文保1,慈云祥1

(11北京大学化学与分子工程学院,北京　100871;　21湘潭大学化学学院,湖南湘潭　411105)

摘要:研究了低温(-20℃

)对锂离子电池充放电性能的影响,并与其常温(25℃)性能作了比较。结果表明:在低温条件下电池的放电性能显著变差,012C 放电时,放电容量仅为常温放电容量的77%,放电平台比常温时降低了015V ;1C 放电时,放电容量仅为012C 放电容量的4%。低温充电性能也明显恶化,恒压充电时间增长。锂离子电池低温电化学性能变差,主要是低温条件下锂离子在正负极颗粒中固相扩散阻抗增大引起的。

关键词:锂离子电池;　低温性能(-20℃);　放电电压平台

中图分类号:TM91219 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2004)02-0090-03

Charge 2discharge performance of Li 2ion batteries based on

C/LiCoO 2at low 2temperature

CHEN Ji 2tao 1,ZHOU Heng 2hui 1,N I Jiang 2feng 1,2,CHAN G Wen 2bao 1,CI Yun 2xiang 1

(11College of Chemist ry and Molecular Engineering ,Beijing U niversity ,Beijing 100871,China ;

21Depart ment of Chemist ry ,Xiangtan U niversity ,Xiangtan ,Hunan 411105,China )

Abstract :The charge and discharge characteristics of Li 2ion batteries based on C/LiCoO 2at low temperature (-20℃)were investigated 1The effect of low temperature upon the performance of Li 2ion battery was discussed 1Results showed that Li 2ion bat 2teries had poor charge and discharge performance at low temperature 1When discharge was carried out at -20℃,the discharge capacity fell significantly and the voltage plateau lowered 1As discharged at a current of 012C rate at -20℃,the battery only re 2tained 77%of the capaciy at room temperature (25℃

),and the discharge voltage plateau reduced 015V 1The high rate discharge capability of the battery also got poor significantly when discharged at low temperature ,the rate discharge capacity of 1C rate on 2ly retained 4%of 012C rate value 1High rate charge got more difficult and constant voltage charge time extended 1The poor low temperature performance of the batteries were due to slow kinetics of Li 2ion diffusion in cathode and anode materials 1K ey w ords :Li 2ion battery ;　low 2temperature performance (-20℃);　discharge voltage plateau

锂离子电池的低温性能主要受电解液和正负极材料种类等方面的影响

[1-3]

,电解液和正负极材料的种类不同,锂离子电池的低温性能也不相同。当前常用的锂离子电池主要采用石墨为

负极、LiC oO 2为正极、1mol/L LiPF 6的碳酸乙烯酯(EC )和碳酸二乙酯(DEC )及碳酸二甲酯(DMC )的混合溶液(EC ∶DEC ∶DMC =1∶1∶1,体积比)为电解液。本文以这种常用的锂离子电池为研究对象,探讨了温度对电池的电化学性能的影响。

1　实验

111　极片制备

正极片是将自制LiCoO 2、导电炭黑和粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF )按92∶3∶5的质量比混合,用N 2甲基吡咯烷酮(NMP )做

溶剂,调成浆料后,均匀涂敷在铝箔的两面,在适宜温度下干燥后,用滚压机压到所需厚度。

负极片是将自制修饰石墨、导电炭黑及粘合剂PVDF 按92

∶2∶6的质量比混合,用N 2甲基吡咯烷酮(NMP )做溶剂,调成浆料后,均匀涂敷在铜箔的两面,在适宜温度下干燥后,用滚压机压到所需厚度。

112　电池组装

将上述正负极电极片于120℃真空干燥12h 后,采用Cel 2

gard2400聚丙烯多孔膜为隔膜,1mol/L LiPF 6/EC +DEC +DMC (EC ∶DEC ∶DMC =1∶1∶1,体积比)为电解液。按常规工艺

第34卷　第2期2004年 4月电 池

BA TTER Y BIMON THL Y Vol.34,No.2

Apr 1,2004