锂聚合物电池气胀问题的研究

摘要

锂聚合物电池是现今世界上最先进的二次电池，已经逐步取代锂离子电池，应用于手机、笔记本电脑、MP3、PDA、DV等数码产品中，逐渐成为了人们工作生活中不可或缺的必备用品。电池的安全性是影响电池应用的最主要因素，锂电池的气胀现象是影响电池安全性的主要因素，造成电池的性能下降。锂聚合物电池由于采用复合铝塑膜作为外包装材料，不能承受较大的内部气体压力，因此气胀现象更加成为了必要的解决因素。但是，国际上鲜见关于锂电池的气胀问题的研究报道，因此本文对该问题的机理研究及提出的解决方法就更加具有了现实意义。 本文介绍了锂聚合物电池的基础理论和发展现况，通过模拟工业生产的实际环境按Boll-core方法制作电池模型的方法，使用CC/CV制度化成，气相色谱质谱联用等检测手段，对锂聚合物电池内部气体的组织成分、形成机理，影响因素等方面做了系统性的研究。 研究结果结果表明：在相同的化成制度下，不同的化成电压下电池内部气体含量不同；不同化成制度下电池产生的气体量也不相同；正极活性物质选用LiCoO<,2>、LiMn<,2>O<,4>产生气体种类相同，含量不同，因此气体的类型与正极材料关系不大；在存放过程中产生气胀是由于电池内部的电解液分解造成的，其基本反应的反应机理遵循自由基原理。本文进行了自由基的链式反应推导，证明了锂电池气体的产生机理。提出电解液中添加含有双键的VC(1，2-二亚乙烯基碳酸酯)作为自由基捕捉剂，可消除自由基进而抑制气体的产生；DBP、CH<,3>OH杂质的引入造成电池自放电加大，当电池电压下降到一定值时负极的SEI层被破坏，电解液分解。H<，2>O杂质的引入直接和电解质发生反应生成自由基的引发剂HF，HF参与电解液的自由基链式反应生成气体。 本文的主要工作在于分析电池中的气体成分，提出气胀的自由基产生机理，通过模型试验来验证此机理的正确性，同时初步找到了抑制气体产生的实际方法。分析了锂离子电池生产中工序、杂质、环境对气胀的影响。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

第2章试验材料与方法

第3章气体成分与生成机理分析

第4章杂质对电池气胀现象的影响

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢