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《石油化工應(yīng)用雜志》2014年第五期

1實驗部分

1．1材料與設(shè)備主要材料：鎳鈷酸鋰（電池級），深圳振華科技；天然石墨（電池級），深圳貝特瑞；導(dǎo)電炭黑（SuperP-Li），瑞士特米高；PVDF（761A），阿科瑪；CMC（F-3000），日本第一制藥；SBR乳液（SN-03），巴斯夫；PP/PE/PP隔膜（厚度20μm），日本宇部；電解液（1MLiPF6+EC/DEC/DMC），深圳新宙邦；碳納米管（直徑10～50nm，長度5～15μm），深圳納米港。主要設(shè)備：雙行星真空攪拌機，邵陽達力；間歇式涂布機，深圳浩能科技；輥壓機，邵陽達力；鋰離子電池化成分容柜，廣州擎天；電池電壓內(nèi)阻測試儀，深圳鋰易安科技。

1．2納米導(dǎo)電漿液的配制以N－甲基吡咯烷酮（NMP）為溶劑，固含量設(shè)定7.0%（其中碳納米管含量6.5%），超聲波均勻分散后混合，形成黑色納米導(dǎo)電漿料。

1．3鋰離子電池的制作將PVDF溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶劑后，按照配比加入納米導(dǎo)電漿、導(dǎo)電炭黑，攪拌均勻后再加入鎳鈷酸鋰，制成正極漿料；CMC溶于水形成膠液，按配比加入導(dǎo)電炭黑和負極石墨，攪拌均勻后再加入SBR乳液混合，制成負極漿料；正負極漿料經(jīng)涂布、輥壓、分切后形成所需極片；正、負極極片分別焊接鋁、鎳極耳，與隔膜一起卷繞后形成裸電芯，裸電芯裝入沖壓成型好的鋁塑膜后包裝熱封，經(jīng)真空烘烤18h后注入電解液，靜置16h后預(yù)充化成，最終制成型號為623766（厚×寬×長：6.2mm×37mm×66mm）的軟包裝鋰離子電池。

2結(jié)果與討論

2．1對電池吸收電解液能力的影響比較電池二封時電解液的液失量水平，間接考察電池吸收電解液能力。從表1中數(shù)據(jù)可知，添加分散劑的電池液失量水平平均降低33.5%，整體明顯低于未添加分散劑電池的液失量。由此，分散劑添加到碳納米管中，使得碳納米管在極片中的均勻分散能力大為提高，有利于提高極片電解液吸收能力。

2．2滿電態(tài)電池解剖電池以0.5C電流充電至4.2V滿電態(tài)后進行解剖，觀察電池極片界面狀況。從解剖結(jié)果看，添加分散劑的電池界面未出現(xiàn)大片暗斑，極片外觀得到改善。這是由于負極暗斑的出現(xiàn)是所在區(qū)域?qū)嶋H鋰離子嵌入相對周圍區(qū)域較少的緣故。造成鋰離子嵌入較少的原因是暗斑區(qū)域的負極未被電解液充分浸入，造成充放電過程中鋰離子既無法嵌入，也無法完全脫出。

2.3對電池放電平臺的影響由圖2不同組鋰離子電池的放電曲線可知，添加分散劑的電池其放電曲線在3.5~3.7V出現(xiàn)一個可見的平臺，表明在此電壓區(qū)間內(nèi)，電池放電電壓水平整體高出，放電時間得到延長，放電平臺有了較為明顯的提升。這是因為充放電電壓平臺和中值電壓的大小都與電池在充放電過程中鋰離子的脫出和嵌入存在很大的關(guān)聯(lián)度。放電過程中，負極中鋰離子脫出過程減緩，正負極之間鋰離子濃度差變大，造成放電電壓明顯升高，同時脫出過程的延長也意味著放電時間的增加，這與平臺放電時間相一致。

2.4對電池循環(huán)性能的影響從圖3不同組鋰離子電池的200周循環(huán)曲線變化可知，未添加分散劑的正常電池循環(huán)性能表現(xiàn)較差，循環(huán)100次后，電池容量保持率已低于90%，200次循環(huán)后電池容量保持率即低于80%。而添加分散劑的電池循環(huán)性能得到明顯改善，循環(huán)200次容量保持率大于95%。電池循環(huán)性能的改善是吸收電解液能力提高、內(nèi)阻降低等作用的綜合體現(xiàn)。

3小結(jié)

本文通過制作添加和未添加分散劑的納米導(dǎo)電鋰離子電池，考察電解液液失量水平、電池滿電態(tài)解剖界面、電池放電及循環(huán)性能，發(fā)現(xiàn)添加分散劑的納米導(dǎo)電漿在極片中能夠得到較為均勻的分散，使得吸收電解液能力得到明顯提升，解剖后電池負極界面、放電性能和循環(huán)性價均得到改善。因此，在碳納米管漿中添加適當含量的分散劑，有助于碳納米管的均勻分散，電池性能提升及生產(chǎn)中批量使用。

作者：王麗君侯春平王興蔚賀超丁睿龍單位：寧夏共享新能源材料有限公司