电浆液对锂离子电池性能的改善范文

《石油化工应用杂志》2014年第五期

1实验部分

1．1材料与设备主要材料：镍钴酸锂（电池级），深圳振华科技；天然石墨（电池级），深圳贝特瑞；导电炭黑（SuperP-Li），瑞士特米高；PVDF（761A），阿科玛；CMC（F-3000），日本第一制药；SBR乳液（SN-03），巴斯夫；PP/PE/PP隔膜（厚度20μm），日本宇部；电解液（1MLiPF6+EC/DEC/DMC），深圳新宙邦；碳纳米管（直径10～50nm，长度5～15μm），深圳纳米港。主要设备：双行星真空搅拌机，邵阳达力；间歇式涂布机，深圳浩能科技；辊压机，邵阳达力；锂离子电池化成分容柜，广州擎天；电池电压内阻测试仪，深圳锂易安科技。

1．2纳米导电浆液的配制以N－甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，固含量设定7.0%（其中碳纳米管含量6.5%），超声波均匀分散后混合，形成黑色纳米导电浆料。

1．3锂离子电池的制作将PVDF溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂后，按照配比加入纳米导电浆、导电炭黑，搅拌均匀后再加入镍钴酸锂，制成正极浆料；CMC溶于水形成胶液，按配比加入导电炭黑和负极石墨，搅拌均匀后再加入SBR乳液混合，制成负极浆料；正负极浆料经涂布、辊压、分切后形成所需极片；正、负极极片分别焊接铝、镍极耳，与隔膜一起卷绕后形成裸电芯，裸电芯装入冲压成型好的铝塑膜后包装热封，经真空烘烤18h后注入电解液，静置16h后预充化成，最终制成型号为623766（厚×宽×长：6.2mm×37mm×66mm）的软包装锂离子电池。

2结果与讨论

2．1对电池吸收电解液能力的影响比较电池二封时电解液的液失量水平，间接考察电池吸收电解液能力。从表1中数据可知，添加分散剂的电池液失量水平平均降低33.5%，整体明显低于未添加分散剂电池的液失量。由此，分散剂添加到碳纳米管中，使得碳纳米管在极片中的均匀分散能力大为提高，有利于提高极片电解液吸收能力。

2．2满电态电池解剖电池以0.5C电流充电至4.2V满电态后进行解剖，观察电池极片界面状况。从解剖结果看，添加分散剂的电池界面未出现大片暗斑，极片外观得到改善。这是由于负极暗斑的出现是所在区域实际锂离子嵌入相对周围区域较少的缘故。造成锂离子嵌入较少的原因是暗斑区域的负极未被电解液充分浸入，造成充放电过程中锂离子既无法嵌入，也无法完全脱出。

2.3对电池放电平台的影响由图2不同组锂离子电池的放电曲线可知，添加分散剂的电池其放电曲线在3.5~3.7V出现一个可见的平台，表明在此电压区间内，电池放电电压水平整体高出，放电时间得到延长，放电平台有了较为明显的提升。这是因为充放电电压平台和中值电压的大小都与电池在充放电过程中锂离子的脱出和嵌入存在很大的关联度。放电过程中，负极中锂离子脱出过程减缓，正负极之间锂离子浓度差变大，造成放电电压明显升高，同时脱出过程的延长也意味着放电时间的增加，这与平台放电时间相一致。

2.4对电池循环性能的影响从图3不同组锂离子电池的200周循环曲线变化可知，未添加分散剂的正常电池循环性能表现较差，循环100次后，电池容量保持率已低于90%，200次循环后电池容量保持率即低于80%。而添加分散剂的电池循环性能得到明显改善，循环200次容量保持率大于95%。电池循环性能的改善是吸收电解液能力提高、内阻降低等作用的综合体现。

3小结

本文通过制作添加和未添加分散剂的纳米导电锂离子电池，考察电解液液失量水平、电池满电态解剖界面、电池放电及循环性能，发现添加分散剂的纳米导电浆在极片中能够得到较为均匀的分散，使得吸收电解液能力得到明显提升，解剖后电池负极界面、放电性能和循环性价均得到改善。因此，在碳纳米管浆中添加适当含量的分散剂，有助于碳纳米管的均匀分散，电池性能提升及生产中批量使用。

作者：王丽君侯春平王兴蔚贺超丁睿龙单位：宁夏共享新能源材料有限公司