袋式锂离子电池及其制备工艺研究

摘要

锂离子电池在小型便携式电器中的应用越来越广泛,为改善硬壳锂离子电池的性能和扩大锂离子电池的应用领域,以铝塑复合膜为外包装的锂离子电池(包括液态锂离子电池和聚合物锂离子电池)正成为锂离子电池的发展趋势.本文研究了以铝塑复合膜为外包装的锂离子电池及其制备工艺.主要结论如下:1.研究了锂离子电池正负极材料、电极配方、电极的制备工艺对电极性能的影响,获得了能反应正负极活性物质最佳性能的制备电池极片的工艺过程和工艺条件.在全电池中,制备的LiCoO<,2>电极的单克容量达到150mAh/g,负极MCMB材料的单克容量达到280mAh/g以上.2.研究了卷绕式液态袋式锂离子电池的制备工艺,获得了一套完整的生产卷绕式袋式锂离子电池的生产技术.该项技术采用卷绕式电池芯体结构,除去了聚合物电池工序中聚合物膜的制备和极片间热压复合的工序,简化了电池制备工艺,提高了电池的生产效率,降低了生产成本及生产难度.实现了非热复合卷绕式电池芯采用铝塑复合薄膜作为锂离子电池的袋式外包装替代铁壳或铝壳,使电池的安全性能得到提高.实现了袋式电池的大电流放电.可实现电池的形状可变、薄型化和轻型化.采用此项技术制备的锂离子电池的质量比能达到138Wh/Kg,循环寿命超过400次.此项技术工艺适合于工业化.3.研究了以P(VDF-THP)为基的聚合物膜的制备方法以及凝胶聚合物锂离子电池的制备工艺.实现了直接电解液增塑法制备聚合物膜,同时首次实现了以水为增塑剂法制备聚合物膜.结果显示,两种方法所得的聚合物物膜均具有良好的稳定性,导电率均达到10<'-3>S/cm以上,其中,以水为增塑剂制备聚合物膜的方法具有操作简单、对环境友好的优点,适合于工业化生产,这种制膜方法的获得使凝胶聚合物锂离子电池的生产工艺得到了简化.通过对卷绕式凝胶聚合物锂离子电池制备工艺的研究,获得的凝胶聚合物电池在0.2C<,5>A条件下能循环400次以上,有良好的充放电性能.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1前言

1.2锂离子电池的概况

1.2.1锂离子电池的工作原理

1.2.2锂离子电池的正负极材料

1.2.3锂离子电池的电解质和隔膜

1.2.4锂离子电池的粘结剂

1.3锂离子电池结构和制备工艺

1.3.1锂离子电池的结构

1.3.2锂离子电池的制造工艺

1.4本课题研究的内容

1.4.1液态锂离子电池和聚合物锂离子电池的性能比较

1.4.2本论文的目的

参考文献

第二章试验仪器及方法

2.1主要药品及仪器

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.2实验

2.2.1电池的制备

2.2.2测试及表征

参考文献

第三章粘结剂PVDF的性能及其在电池中的应用

3.1前言

3.2 PVDF在NMP溶剂中的特性

3.2.1 PVDF/NMP溶液的粘度性能

3.2.2 PVDF在NMP中的稳定性

3.3 PVDF在锂离子电池中的应用

3.3.1实验

3.3.2 PVDF对电极性能的影响

3.4结论

参考文献

第四章锂离子电池正极的研究

4.1 LiCoO2的物理性质

4.1.1 LiCoO2的结构

4.1.2 LiCoO2的电化学性能

4.1.3不同厂家LiCoO2的物理性质比较

4.1.4不同LiCoO2的电化学性能

4.2 LiCoO2电极的制备工艺研究

4.2.1电极配方的研究

4.2.2电极制备工艺的影响

参考文献

第五章锂离子电池负极的研究

5.1前言

5.2负极材料的物理性质

5.2.1碳材料的结构

5.2.2几种商品化碳材料的性能指标参数

5.3碳电极的电化学性质

5.3.1碳电极的充放电曲线

5.3.2碳材料的循环性能比较

5.4 MCMB电极的制备工艺研究

5.4.1粘结剂的量对负极性能的影响

5.4.2制备极片的压力对负极电化学性能的影响

参考文献

第六章袋式液态锂离子电池的研究

6.1前言

6.2袋式液态卷绕式锂离子电池的制备

6.2.1正负极极片的制备

6.2.2铝塑袋式包装袋的准备

6.2.3电池芯的制备

6.2.4电池的组装

6.2.5电池的注液

6.2.6电池的二次封口

6.3卷绕式锂离子电池的工艺研究

6.3.1正负极极片成型工艺探讨

6.3.2影响电池性能的因素

6.4卷绕式电池的电化学性能

6.4.1测试方法

6.4.2电池的电化学性能

6.4.3结论

6.5铝塑袋式锂离子电池的鉴定检测报告

6.5.1电池的规格

6.5.2测试条件

6.5.3检测结果

6.5.4总结

6.6.1试验

6.6.2叠层电池的性能

6.6.3结论

6.7总结

第七章凝胶聚合物锂离子电池的研究

7.1前言

7.2胶态聚合物电解质的研究现状

7.2.1胶态聚合物电解质的特点

7.2.2胶态聚合物电解质的研究现状

7.3直接电解液增塑法制备聚合物电解质隔膜

7.3.1实验

7.3.2实验结果及讨论

7.3.3结论

7.4以水为增塑剂制备聚合物电解质的研究

7.4.1实验

7.4.2结果讨论

7.4.3结论

7.5胶态锂离子电池的制备

7.5.1实验

7.5.2锂离子电池的性能测试

7.6结论

参考文献

致谢

附录

博士期间发表的论文、专著

博士后期间发表的论文、专著

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