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《石油化工應(yīng)用雜志》2014年第五期

1實(shí)驗(yàn)部分

1．1材料與設(shè)備主要材料：鎳鈷酸鋰（電池級(jí)），深圳振華科技；天然石墨（電池級(jí)），深圳貝特瑞；導(dǎo)電炭黑（SuperP-Li），瑞士特米高；PVDF（761A），阿科瑪；CMC（F-3000），日本第一制藥；SBR乳液（SN-03），巴斯夫；PP/PE/PP隔膜（厚度20μm），日本宇部；電解液（1MLiPF6+EC/DEC/DMC），深圳新宙邦；碳納米管（直徑10～50nm，長(zhǎng)度5～15μm），深圳納米港。主要設(shè)備：雙行星真空攪拌機(jī)，邵陽(yáng)達(dá)力；間歇式涂布機(jī)，深圳浩能科技；輥壓機(jī)，邵陽(yáng)達(dá)力；鋰離子電池化成分容柜，廣州擎天；電池電壓內(nèi)阻測(cè)試儀，深圳鋰易安科技。

1．2納米導(dǎo)電漿液的配制以N－甲基吡咯烷酮（NMP）為溶劑，固含量設(shè)定7.0%（其中碳納米管含量6.5%），超聲波均勻分散后混合，形成黑色納米導(dǎo)電漿料。

1．3鋰離子電池的制作將PVDF溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑后，按照配比加入納米導(dǎo)電漿、導(dǎo)電炭黑，攪拌均勻后再加入鎳鈷酸鋰，制成正極漿料；CMC溶于水形成膠液，按配比加入導(dǎo)電炭黑和負(fù)極石墨，攪拌均勻后再加入SBR乳液混合，制成負(fù)極漿料；正負(fù)極漿料經(jīng)涂布、輥壓、分切后形成所需極片；正、負(fù)極極片分別焊接鋁、鎳極耳，與隔膜一起卷繞后形成裸電芯，裸電芯裝入沖壓成型好的鋁塑膜后包裝熱封，經(jīng)真空烘烤18h后注入電解液，靜置16h后預(yù)充化成，最終制成型號(hào)為623766（厚×寬×長(zhǎng)：6.2mm×37mm×66mm）的軟包裝鋰離子電池。

2結(jié)果與討論

2．1對(duì)電池吸收電解液能力的影響比較電池二封時(shí)電解液的液失量水平，間接考察電池吸收電解液能力。從表1中數(shù)據(jù)可知，添加分散劑的電池液失量水平平均降低33.5%，整體明顯低于未添加分散劑電池的液失量。由此，分散劑添加到碳納米管中，使得碳納米管在極片中的均勻分散能力大為提高，有利于提高極片電解液吸收能力。

2．2滿電態(tài)電池解剖電池以0.5C電流充電至4.2V滿電態(tài)后進(jìn)行解剖，觀察電池極片界面狀況。從解剖結(jié)果看，添加分散劑的電池界面未出現(xiàn)大片暗斑，極片外觀得到改善。這是由于負(fù)極暗斑的出現(xiàn)是所在區(qū)域?qū)嶋H鋰離子嵌入相對(duì)周?chē)鷧^(qū)域較少的緣故。造成鋰離子嵌入較少的原因是暗斑區(qū)域的負(fù)極未被電解液充分浸入，造成充放電過(guò)程中鋰離子既無(wú)法嵌入，也無(wú)法完全脫出。

2.3對(duì)電池放電平臺(tái)的影響由圖2不同組鋰離子電池的放電曲線可知，添加分散劑的電池其放電曲線在3.5~3.7V出現(xiàn)一個(gè)可見(jiàn)的平臺(tái)，表明在此電壓區(qū)間內(nèi)，電池放電電壓水平整體高出，放電時(shí)間得到延長(zhǎng)，放電平臺(tái)有了較為明顯的提升。這是因?yàn)槌浞烹婋妷浩脚_(tái)和中值電壓的大小都與電池在充放電過(guò)程中鋰離子的脫出和嵌入存在很大的關(guān)聯(lián)度。放電過(guò)程中，負(fù)極中鋰離子脫出過(guò)程減緩，正負(fù)極之間鋰離子濃度差變大，造成放電電壓明顯升高，同時(shí)脫出過(guò)程的延長(zhǎng)也意味著放電時(shí)間的增加，這與平臺(tái)放電時(shí)間相一致。

2.4對(duì)電池循環(huán)性能的影響從圖3不同組鋰離子電池的200周循環(huán)曲線變化可知，未添加分散劑的正常電池循環(huán)性能表現(xiàn)較差，循環(huán)100次后，電池容量保持率已低于90%，200次循環(huán)后電池容量保持率即低于80%。而添加分散劑的電池循環(huán)性能得到明顯改善，循環(huán)200次容量保持率大于95%。電池循環(huán)性能的改善是吸收電解液能力提高、內(nèi)阻降低等作用的綜合體現(xiàn)。

3小結(jié)

本文通過(guò)制作添加和未添加分散劑的納米導(dǎo)電鋰離子電池，考察電解液液失量水平、電池滿電態(tài)解剖界面、電池放電及循環(huán)性能，發(fā)現(xiàn)添加分散劑的納米導(dǎo)電漿在極片中能夠得到較為均勻的分散，使得吸收電解液能力得到明顯提升，解剖后電池負(fù)極界面、放電性能和循環(huán)性價(jià)均得到改善。因此，在碳納米管漿中添加適當(dāng)含量的分散劑，有助于碳納米管的均勻分散，電池性能提升及生產(chǎn)中批量使用。

作者：王麗君侯春平王興蔚賀超丁睿龍單位：寧夏共享新能源材料有限公司