王仙 胡艷清 羅林

【摘 要】本文通過(guò)使用質(zhì)量等同的兩種導(dǎo)電炭黑LITX和SP，并將其與導(dǎo)電石墨KS-6混合在一起，制作成了鋰離子電池，并分別對(duì)兩組電池進(jìn)行了電性能測(cè)試，比較了二者的電容量和內(nèi)阻，并對(duì)放電性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，得出了相應(yīng)的結(jié)論，以供參考。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)電劑;鋰離子電池;性能

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM912 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

一、引言

在復(fù)合導(dǎo)電劑中，石墨和炭黑的應(yīng)用范圍最廣，本文就以導(dǎo)電石墨KS-6和導(dǎo)電炭黑LITX、SP為例進(jìn)行了探究，用于研究不同導(dǎo)電劑對(duì)鋰離子電池性能產(chǎn)生的影響有何不同。

二、實(shí)驗(yàn)

（一）電池的制備

本實(shí)驗(yàn)的電池主要將導(dǎo)電石墨和導(dǎo)電炭黑LITX、SP進(jìn)行充分混合。對(duì)于正極漿料來(lái)說(shuō)，就是將LiFePO4與導(dǎo)電劑、HSV900聚偏氟乙烯粘結(jié)劑進(jìn)行充分混合，并選取N-甲基吡咯烷酮作為溶劑[1]。對(duì)于負(fù)極漿料來(lái)說(shuō)，就是將石墨、導(dǎo)電劑SP、粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠進(jìn)行充分混合，選取去離子水作為溶劑。然后選取厚度為20μm和9μm厚的鋁箔，并將制作好的正負(fù)極漿料分別均勻地涂抹在上面，操作完成后，將其進(jìn)行干燥，干燥條件為真空<-0.08MPa，并用33MPa的壓力輥壓。

（二）導(dǎo)電劑、極片和電池性能測(cè)試

實(shí)驗(yàn)對(duì)極片的性能、內(nèi)阻和容量、混合動(dòng)力脈沖能力特性以及低溫條件下的放電性能做了具體測(cè)試。首先來(lái)看極片性能測(cè)試，主要使用的是XLW（PC）智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)來(lái)檢測(cè)極片的抗拉強(qiáng)力，與此同時(shí)，對(duì)極片進(jìn)行180°剝離強(qiáng)度測(cè)驗(yàn)。另外，對(duì)極片的電阻率進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，選擇的儀器是SZT-D型半導(dǎo)體粉末電阻率測(cè)試臺(tái)。其次來(lái)看內(nèi)阻和容量的測(cè)試，首先將電池充滿(mǎn)電，然后使用HIOKI3554電池電壓內(nèi)阻測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，得出內(nèi)阻值，并使用新威512分容柜測(cè)試電池的容量。再來(lái)看混合動(dòng)力脈沖能力特性，改測(cè)試環(huán)節(jié)使用CT-3008W-SVIOA-F高精度電池性能測(cè)試系統(tǒng)，常溫狀態(tài)下施加1C電流，并對(duì)其進(jìn)行重復(fù)的充放電，以保證容量的穩(wěn)定。最后再來(lái)看低溫條件下放電性能的測(cè)試，該測(cè)試環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)保證測(cè)試環(huán)境是超低溫狀態(tài)，并將電池在低溫環(huán)境中持續(xù)放置四個(gè)小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行-20℃、1.0C放電測(cè)試，保證放電截止電壓是2.0V。

三、結(jié)果與分析

（一）基本物化性能數(shù)據(jù)

表1展示了LITX和SP兩種物質(zhì)的基本物理特性，通過(guò)觀(guān)察我們可以發(fā)現(xiàn)，二者的粒徑分布差別并不算大，而對(duì)于酸堿程度來(lái)說(shuō)，LITX表現(xiàn)為中性，SP表現(xiàn)為堿性。不論是比表面積還是灰分，SP的都比較大，而其他物理特性，二者之間沒(méi)有較大差別。

（二）極片性能測(cè)試

對(duì)極片的性能測(cè)試結(jié)果如表2所示，通過(guò)觀(guān)察我們可以看出，兩種極片的剝離強(qiáng)度相差不大，但是以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的極片，其抗拉強(qiáng)力更大;以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的極片電阻率較大。

（三）電池基本性能

1.內(nèi)阻和容量

要想對(duì)電池的容量進(jìn)行測(cè)試，就需要對(duì)電池進(jìn)行分容，以更好地了解電芯的容量。對(duì)電池進(jìn)行分容就是容量分選、性能篩選分級(jí)，測(cè)試結(jié)果如圖1所示，分析圖1能夠發(fā)現(xiàn)，以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的電池內(nèi)阻值和容量值均大于以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池。

2.混合動(dòng)力脈沖能力特性

混合動(dòng)力脈沖能力特性能夠有效反映電池的放電性能，本實(shí)驗(yàn)主要就是對(duì)電池直流內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)試，內(nèi)阻越大，放電能力越弱[2]。通過(guò)圖2中不同SOC下電池充放電的內(nèi)阻數(shù)據(jù)可以看出，在充、放電的情況下，隨著SOC的不斷減小，以L(fǎng)ITX+KS-6和SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的內(nèi)阻都逐漸呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，兩者相較，以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的充放電內(nèi)阻都大于以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的內(nèi)阻。圖3顯示，隨著SOC的不斷減小，無(wú)論是在充電還是放電的情況下，以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的比功率都大于以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的比功率。

3.低溫-20℃、1.0C放電性能

通常情況下，如果溫度降低，電池的放電性能都會(huì)有所降低。在放電開(kāi)始時(shí)，因?yàn)殡姵貢?huì)出現(xiàn)極化，因此很容易形成壓降，并且放電會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致后學(xué)的放電過(guò)程中電壓會(huì)出現(xiàn)輕微的反彈[3]。通過(guò)對(duì)低溫放電性能的測(cè)試結(jié)果（表3）可以看出，以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的初始容量為13088mAh，放電后容量為3950mAh，容量保持率為30.18%，而以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的初始容量為12860mAh，放電后容量為5994mAh，容量保持率為46.61%，低溫-20℃、1.0C放電情況下，以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的容量保持率稍高于以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的電池。圖4顯示出，以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的放電電壓和放電容量均高于以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的電池，兩者相比較，以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池有著較好的低溫1.0C放電性能。

四、結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)兩種導(dǎo)電劑做出的電池的物化性能以及極片性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明二者的物化性能差異不大，對(duì)二者進(jìn)行分容后發(fā)現(xiàn)，以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑電池的內(nèi)阻大于以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池，但有著較高的容量;在充、放電的情況下，隨著SOC的不斷減小，兩種電池的內(nèi)阻都逐漸呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，且以L(fǎng)ITX+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的充、放電內(nèi)阻都大于以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池的內(nèi)阻;低溫1.0C放電性能測(cè)試結(jié)果表明以SP+KS-6為導(dǎo)電劑的電池有著較好的低溫1.0C放電性能。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉中奎，左陽(yáng)，馬留可.導(dǎo)電劑對(duì)鋰離子電池性能的影響[J].電源技術(shù)，2018，42（08）：1110-1112+1133.

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[3]靳尉仁，盧世剛，龐靜.導(dǎo)電劑分布狀態(tài)對(duì)鋰離子電池性能的影響[J].電池，2010，40（06）：297-299.