高容量18650锂离子电池的制备及容量循环衰减的研究

摘要

以锂钴氧和锂镍钴锰氧分别作为正极活性物质，中间相炭微球为负极制备了高容量18650锂离子二次电池。研究了工艺条件对电池性能的影响并探讨了电池容量衰减的部分原因。 试验结果表明电池的充放电制度对电池的性能有很大的影响，当电池的充放电范围的电压上限过高（超过4.2V）时，电极材料的克容量会在循环中降低。此外，预充时如果电极活化不完全，电池要在几个甚至十几个循环后才能达到最大容量。电极的面密度越大，首次充放电效率越低。当注液量不足时，会使电极浸润不够，电池的充电过程中恒压充电的比率会增大，电极材料的利用率会降低。同时由于离子迁移路径减少使得电池的内阻增大，从而降低电池循环寿命。当注液量达到一定程度时，各项指标会稳定下来，一般来说以每100mAh容量注0.3g为宜。正负极的配比对电池的实际容量的发挥有重要影响，在设计电池时，应该让负极稍微过量为宜，但也不可过量太多，否则过多的碳负极及其与电解质的界面（SEI）膜的形成会消耗的锂离子。此外，正负极的配比过低还会影响电池的循环性能，当正负极配比达到一定比例以后，电池循环性能便不再受影响。电池的内阻会随着循环的进行而增大，由于正极的晶体颗粒粉化导致与电解液的界面阻抗增大。极片的厚度不均匀时会使电池的局部正极活性物质过剩，从而使锂离子沉积，导致容量衰减。