一、實驗

1電池制作

以磷酸鐵鋰為正極材料、石墨為負(fù)極材料，與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑按照一定比例混合成正負(fù)極漿料，然后分別均勻涂覆在鋁箔和銅箔表面上烘干，經(jīng)過碾壓、裁切、烘干，制成實驗所需極片。極片經(jīng)卷繞、裝配、注液、預(yù)處理、封口等，制作出方形磷酸鐵鋰動力鋰電池，標(biāo)稱容量為20ah。

2預(yù)化成流程與化成流程

預(yù)化成流程如表1，表2所示

化成流程如表3，表4所示。

3測試設(shè)備

所有電性能測試均采用arbinbt2000電池測試系統(tǒng)進(jìn)行測試。高溫存儲使用mtl－02s恒溫箱進(jìn)行控溫。

二、結(jié)果與討論

本實驗是建立在電池內(nèi)部水分較高的情況下進(jìn)行的。關(guān)于電池容量較大的磷酸鐵鋰動力鋰電池，當(dāng)內(nèi)部水分較高時，極易造成金屬鋰析出，影響電池的容量發(fā)揮，甚至出現(xiàn)死區(qū)。此外，電池內(nèi)部的水分還會與鋰鹽（六氟磷酸鋰）反應(yīng)生成氟化氫（hf）。由于hf腐蝕性較高，對電池內(nèi)部正負(fù)極都將出現(xiàn)一定的副用途，必將影響電池的循環(huán)壽命。在此情況下考慮采取不同的預(yù)處理流程、高溫存儲等方法排除水分。

1預(yù)處理流程的影響

考慮改變預(yù)處理參數(shù)以達(dá)到反應(yīng)進(jìn)行完全、排除多余水分及氣體的目的。兩種預(yù)處理流程見表1和表2，不同預(yù)處理流程后電池的充電、放電容量、內(nèi)阻和厚度測試結(jié)果見表5。從表5可見流程1的平均放電容量為20．700ah，大于流程2的平均放電容量20．684ah。兩種處理流程對電池內(nèi)阻基本無影響。在化成電壓為3．65v時，預(yù)處理流程對電池厚度無影響。當(dāng)化成電壓升至3．9v后，流程1的電池厚度為28．34mm，明顯低于流程2的28．51mm，由此說明新增預(yù)處理時間對排除電池內(nèi)部氣體并無優(yōu)勢。

綜合考慮放電容量、內(nèi)阻、厚度三方面考察因素，流程1優(yōu)于流程2，說明延長預(yù)處理時間并未達(dá)到預(yù)期的效果。

2高溫存儲的影響

由于lipf6與水的反應(yīng)速率隨溫度升高而加快，鋰鹽的分解將出現(xiàn)hf氣體，造成電池鼓脹、循環(huán)壽命衰減。在預(yù)處理后，新增45℃高溫存儲8h，以達(dá)到加快反應(yīng)進(jìn)行，去除電池內(nèi)部多余水分的目的。在預(yù)處理流程1處理后，考察高溫存儲對電池充電、放電容量、內(nèi)阻和厚度影響的測試結(jié)果見表6。

從表6可見，沒有高溫處理的平均放電容量為20．700ah，大于高溫存儲8h后的平均放電容量20．623ah。電池內(nèi)阻在高溫靜置8h后略有升高，可能是由于高溫靜置加速反應(yīng)進(jìn)行，造成電極表面成膜較厚。在沒有進(jìn)行高溫靜置處理時電池平均厚度為28．38mm，高溫靜置8h處理后電池厚度為28．62mm，說明高溫靜置確實可以加速水分與鋰鹽的反應(yīng)，出現(xiàn)更多的hf，有利于水分的消耗，但反應(yīng)后的氣體無法較好地排出，仍滯留于電池內(nèi)部，造成電池鼓脹。

3化成截止電壓的影響

通過調(diào)整化成電壓，防止由于水分帶來的負(fù)極片死區(qū)及析鋰現(xiàn)象，盡可能減少不可逆容量損失。電池化成解剖后負(fù)極片形貌見圖1，不同實驗條件及極片狀態(tài)匯總見表7。

從實驗結(jié)果可知，新增高溫存儲后，極片均存在大量析鋰的現(xiàn)象，這將造成鋰的大量損失，影響電池的各項性能。在不新增高溫存儲工序的四組實驗中，由于電池內(nèi)部水分的影響，在3．65v化成截止電壓條件下，雖然可以防止析鋰現(xiàn)象，但均存在少量的死區(qū)，影響了電池的容量發(fā)揮。在3．9v化成截止電壓條件下，采用預(yù)化成流程1時，極片狀態(tài)最好，無死區(qū)及析鋰現(xiàn)象，而采用預(yù)化成流程2后，負(fù)極片上存在少量析鋰。綜合分析后可知，預(yù)化成流程1、無高溫存儲、化成截止電壓為3．9v時極片狀態(tài)最好。