李 佳,谢晓华,夏保佳,高学锋

(1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050;2.上海德朗能动力电池有限公司,上海 201406)

在实际生产和使用过程中,锂离子电池的储存搁置现象很普遍,且难以避免。锂离子电池的容量和功率等性能在储存后会发生一定的衰减[1-2]。李佳等[3]将成品18650型石墨/Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电池在 55℃下储存,发现电池的综合性能发生衰减,表现为开路电压、容量、充放电性能、循环性能及安全性降低,交流内阻升高,功率性能衰减;且综合性能的衰减程度随着储存时电池荷电态(SOC)的升高而增大。人们发现了锂离子电池储存后性能衰减的现象和规律[4-5],但对性能衰减机理还没有一个明确的认识;同时,对于正、负极对电池性能衰减的影响程度,还存在争议[6]。

本文作者以成品18650型石墨/Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电池为研究对象,研究了储存后性能衰减的机理,提出了电池性能衰减的主要原因。

1 实验

1.1 电池的制备

将正极活性物质 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(深圳产,≥99.5%)、导电剂超导炭黑(韩国产,≥99.5%)和粘结剂聚偏氟乙烯(上海产,电池级)按质量比91∶4∶5在 N-甲基吡咯烷酮(上海产,电池级)中混合制浆,并均匀涂覆在20 μ m 厚的铝箔(上海产,电池级)上,再在 80℃下真空(＜-0.1 MPa,下同)烘干12 h,然后在 PX-GY-100型辊压机(深圳产)上以150 MPa的压力压成120 μ m 厚,最后分切成尺寸为 55 mm×700 mm的正极片(含8.7 g LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)。

将负极活性物质人造石墨(上海产,≥99.5%)、导电剂超导炭黑SP(日本产,≥99.5%)和粘结剂丁苯橡胶(日本产,≥99.6%)按质量比97.0∶1.5∶1.5在蒸馏水中混合制浆后,均匀涂覆在15μ m厚的铜箔(上海产,电池级)上,然后在40℃下真空烘干12 h,再在辊压机上以150 M Pa的压力压成100μ m厚,最后分切成尺寸为57 mm ×750 mm的负极片(含4.0 g人造石墨)。……