2024年4月2日发(作者：羊知睿)
第
39
卷 第
1
期
2009
年
2
月
电 池
BATTERY
BIMONTHLY
Vol
1
39,No
1
1
Feb
1
,2009
50AhLiFePO
4
聚合物锂离子单体电池的制备
陈性保
(
厦门宝龙工业股份有限公司
,
福建厦门
361021
)
摘要
:
以
LiFePO
4
、中间相碳微球
(
MCMB
)
为正、负极活性物质
,
制作了
50AhLiFePO
4
聚合物锂离子单体电池。过充、针刺
的结果表明
,
单体电池的安全性能较高。不同倍率放电、
1
1
00
C
循环及不同温度下的放电等结果表明
,
单体电池的电性能
和循环性能较好
,
能量密度和比能量分别为
236
1
2Wh/L
和
134Wh/kg
。
关键词
:
聚合物锂离子单体电池
;
磷酸铁锂
(
LiFePO
4
)
;
安全性能
;
循环寿命
中图分类号
:TM912
1
9
文献标识码
:A
文章编号
:1001-1579
(
2009
)
01-0034-02
Thepreparingof50AhLiFePO
4
polymerLi
2
ionsinglecell
CHENXing
2
bao
(
XiamenPowerlongIndustrialCo
1
,Ltd
1
,Xiamen,Fujian
361021
,China
)
Abstract:
50AhLiFePO
4
polymerLi
2
ionsinglecellwaspreparedbyusingLiFePO
4
andmesocarbonmicrobeads
(
MCMB
)
asposi
2
tiveandnegativeactivematerials
1
Theresultsofoverchargeandnailpenetrationshowedthatthesinglecellhadfinesafetyperfor
2
mance
1
Theresultsofdischargeatdifferentrates,1
1
00
C
cycleanddischargeatdifferenttemperaturesshowedthatthesinglecellhad
fineelectricalperformanceandcycleperformance,itsenergydensityandspecificenergywere236
1
2Wh/Land134Wh/kg,respectively
1
Keywords:
polymerLi
2
ionsinglecell;
lithiumironphosphate
(
LiFePO
4
)
;
safetyperformance;
cyclelife
LiFePO
4
具有热稳定性高、寿命长、成本低及绿色环保
等特点
,
是大容量锂离子和聚合物锂离子电池正极材料的较
好选择。黄穗阳
[1]
(
杭州产
)
和大电流锂离子电池测试系统
(
广州产
)
测试相关
性能。
研制了
8AhLiFePO
4
聚合物锂离子动力
电池
,
梁奇等
[2]
研制了
1100mAh18650
型
LiFePO
4
动力锂
离子电池
,J
1
Q
1
Wang
[3]
研制了
11Ah
钢壳
LiFePO
4
动力锂
离子电池
,
但都是小容量的电池。储能电池和动力电池都希
望单体容量越大越好
,
以减少并联的数量。
本文作者以批量生产的聚合物离子电池为基础
[4]
,
以
LiFePO
4
为正极活性物质
,
制成容量为
50Ah
的
LiFePO
4
聚
2
结果与讨论
制备的
PL50CF
单体电池
(
179mm
×
326mm
×
12.5
Ω
,mm
)
的质量为
1.2829kg,
容量为
53.850Ah,
内阻为
5m
能量密度
(
236
1
2Wh/L
)
和比能量
(
134Wh/kg
)
均比钴系单体
电池低
(
能量密度约为
360Wh/L,
比能量约为
180Wh/kg
)
。
2
1
1
0
1
50
C
充放电性能
合物锂离子单体电池
[5]
,
并进行了电性能和安全性能测试。
在
25
℃下
,
将
PL50CF
单体电池和钴系单体电池以
0
1
50
C
恒流充电至
3
1
65V
转恒压充电至
0
1
05
C
;
静置
30
min;
以
0
1
50
C
放电至
2
1
50V
。充放电曲线见图
1
。
1
实验
采用
BELLCORE
叠片工艺生产聚合物锂离子电池
[4]
,
以
LiFePO
4
(
山西产
,97%
)
、
MCMB
(
上海产
,99
1
9%
)
分别为
正、负极活性物质
,LB388N
(
张家港产
,99
1
99%
)
为电解液
,
Celgard2500
(
美国产
)
为隔膜
,
经层压和萃取等工序
,
组装
PL50CF
型
LiFePO
4
聚合物锂离子单体电池
,
设计容量为
50
Ah
。以
LiCoO
2
(
天津产
,99.5%
)
为正极活性物质
,
采用相同
图
1
单体电池的
0
1
50
C
充放电性能
Fig
1
1
0
1
50
C
charge
2
dischargeperformanceofsinglecell
的工艺制备钴系单体电池。用
ELE
2
FHB
型高温化成系统
作者简介
:
陈性保
(
1966-
)
,
男
,
安徽人
,
厦门宝龙工业股份有限公司技术副总经理
,
硕士
,
研究方向
:
锂离子电池工业应用技术。
第
1
期
陈性保
:50AhLiFePO
4
聚合物锂离子单体电池的制备
35
从图
1a
可见
,
制备的
PL50CF
单体电池的充、放电平台
分别为
3
1
40V
、
3
1
20V,
与传统的钴系聚合物锂离子单体电
池的充、放电平台
(
分别为
3
1
80V
和
3
1
60V,
图
1b
)
有很大
的不同
,
原因是正极活性材料不同。
2
1
2
放电性能
刺
,
不爆炸
,
不燃烧。单体电池针刺时的温度曲线见图
5
。
将
PL50CF
单体以
0
1
50
C
恒流充至
3
1
65V
转恒压充
至
0
1
05
C
,
静置
30min,
再用不同电流放电
2
1
50V
(
图
2
)
。
图
5
PL50CF
单体电池针刺时的温度曲线
Fig
1
5
TemperaturecurvesofPL50CFsinglecellonnailpene
2
tration
从图
5
可知
,
制备的
PL50CF
单体电池针刺时的最高温
度仅为
90
℃左右
,
表现出较高的热稳定性。
图
2
PL50CF
单体电池不同倍率的放电曲线
Fig
1
2
DischargecurvesofPL50CFsinglecellatdifferentrates
将
PL50CF
单体电池以
0
1
50
C
恒流充至
3
1
65V,
再以
2
1
00
C
恒流充至
10
1
00V,
实验结果见图
6
。
从图
2
可知
,PL50CF
单体电池的倍率放电性能较好
,
以
3
1
00
C
放电仍能放出
94
1
85%
的容量
,
可承受用电器具的脉
冲放电。有文献报道
:8AhLiFePO
4
聚合物动力电池
,3
1
00
C
放电容量是
0
1
20
C
时的
92%
[1]
;11Ah
钢壳
LiFePO
4
动
力电池
,3
1
00
C
放电容量是
0
1
20
C
时的
96%
[3]
。
将
PL50CF
单体电池以
0
1
20
C
恒流充至
3
1
65V
转恒
压充至
0
1
05
C
,
在不同的温度下静置
16h,
再以
0
1
20
C
放至
)
或
2
1
30V
(
-10
～
-30
℃
)(
图
3
)
。
2
1
50V
(
0
～
60
℃
图
6
PL50CF
单体电池的
2
1
00
C
/10
1
00V
过充测试曲线
Fig
1
6
2
1
00
C
/10
1
00VoverchargetestcurvesofPL50CF
singlecell
从图
6b
可知
,PL50CF
单体电池的最高温度为
160
℃
,
未发生爆炸和燃烧
,
表现出较好的耐过充性能。
LiFePO
4
作
为正极活性材料
,
具有较高的热稳定性。
3
结论
以
LiFePO
4
、
MCMB
为正、负极活性物质
,
用
BELLCORE
叠片工艺制备了单体容量为
50Ah
的
LiFePO
4
聚合物锂离子
单体电池
,
比能量为
134Wh/kg,
能量密度为
236
1
2Wh/L
。
针刺和过充安全实验说明
,
单体电池具有较高的安全性
能
;
以
1
1
00
C
循环
800
次
,
还有
80%
以上的容量
,
表现出较
好的循环性能。
参考文献
:
[1]
HUANGSui
2
yang
(
黄穗阳
)
1高安全性和低成本聚合物锂离子
图
3
PL50CF
单体电池在不同温度下的放电曲线
Fig
1
3
DischargecurvesofPL50CFsinglecellatdifferenttem
2
peratures
从图
3
可知
,PL50CF
单体电池在
60
℃的放电率为
25
℃的
101
1
49%,-30
℃为
43
1
56%,
工作温度范围较宽。
2
1
3
常温循环性能
将
PL50CF
单体以
1
1
00
C
恒流充至
3
1
65V
转恒压充
至
0
1
05
C
,
静置
30min,
再以
1
1
00
C
放至
2
1
50V
(
图
4
)
。
动力电池
[A]
1
2006
华南锂电高层论坛论文集
[C]
1
Shenzhen
(
深圳
)
:2006
1
15-28
1
[2]
LIANGQi
(
梁奇
)
,CHENXiu
2
li
(
陈修丽
)
,ZHENGWei
2
gong
(
郑
为工
)
,
etal
1
LiFePO
4
2
basedlithiumionbatteries[A]
1
2007
年中
韩锂电池技术交流会论文集
[C]
1
Shenzhen
(
深圳
)
:2007
1
[3]
WANGJQ
1
ProgressonlithiumionbatterieswithLiFePO
4
as
positivematerialforEV&otherapplications[A]
1
The3rdKorea
2
ChinaLithiumBatteryWorkshop[C]
1
Chang
2
Won:2007
1
19-31
1
[4]
CHENGJian
2
cong
(
程建聪
)
,CHENXing
2
bao
(
陈性保
)
,DONG
Quan
2
feng
(
董全峰
)
1聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研
图
4
PL50CF
单体电池的循环性能
Fig
1
4
CycleperformanceofPL50CFsinglecell
从图
4
可知
,PL50CF
单体电池的
1
1
00
C
循环近
800
次
,
循环性能较好
;
而报道的
1100mAh18650
型
LiFePO
4
动
力锂离子电池
,0
1
50
C
循环
800
次后还有
85%
的容量
2
1
4
安全测试
[2]
究
[J]
1
BatteryBimonthly
(
电池
)
,2007,37
(
5
)
:329-332
1
[5]
KimJ
1
NanocrystallineolivineLiFePO
4
:anewsyntheticrouteand
itscharacterization[A]
1
The3rdKorea
2
ChinaLithiumBattery
Workshop[C]
1
Chang
2
Won:2007
1
71-90
1
。
将
PL50CF
单体电池以
0
1
50
C
恒流充电至
3
1
65V
转
恒压充至
0
1
05
C
,
静置
30min,
用直径
3mm
的钢针进行针
收稿日期
:2008-06-20
2024年4月2日发(作者：羊知睿)
第
39
卷 第
1
期
2009
年
2
月
电 池
BATTERY
BIMONTHLY
Vol
1
39,No
1
1
Feb
1
,2009
50AhLiFePO
4
聚合物锂离子单体电池的制备
陈性保
(
厦门宝龙工业股份有限公司
,
福建厦门
361021
)
摘要
:
以
LiFePO
4
、中间相碳微球
(
MCMB
)
为正、负极活性物质
,
制作了
50AhLiFePO
4
聚合物锂离子单体电池。过充、针刺
的结果表明
,
单体电池的安全性能较高。不同倍率放电、
1
1
00
C
循环及不同温度下的放电等结果表明
,
单体电池的电性能
和循环性能较好
,
能量密度和比能量分别为
236
1
2Wh/L
和
134Wh/kg
。
关键词
:
聚合物锂离子单体电池
;
磷酸铁锂
(
LiFePO
4
)
;
安全性能
;
循环寿命
中图分类号
:TM912
1
9
文献标识码
:A
文章编号
:1001-1579
(
2009
)
01-0034-02
Thepreparingof50AhLiFePO
4
polymerLi
2
ionsinglecell
CHENXing
2
bao
(
XiamenPowerlongIndustrialCo
1
,Ltd
1
,Xiamen,Fujian
361021
,China
)
Abstract:
50AhLiFePO
4
polymerLi
2
ionsinglecellwaspreparedbyusingLiFePO
4
andmesocarbonmicrobeads
(
MCMB
)
asposi
2
tiveandnegativeactivematerials
1
Theresultsofoverchargeandnailpenetrationshowedthatthesinglecellhadfinesafetyperfor
2
mance
1
Theresultsofdischargeatdifferentrates,1
1
00
C
cycleanddischargeatdifferenttemperaturesshowedthatthesinglecellhad
fineelectricalperformanceandcycleperformance,itsenergydensityandspecificenergywere236
1
2Wh/Land134Wh/kg,respectively
1
Keywords:
polymerLi
2
ionsinglecell;
lithiumironphosphate
(
LiFePO
4
)
;
safetyperformance;
cyclelife
LiFePO
4
具有热稳定性高、寿命长、成本低及绿色环保
等特点
,
是大容量锂离子和聚合物锂离子电池正极材料的较
好选择。黄穗阳
[1]
(
杭州产
)
和大电流锂离子电池测试系统
(
广州产
)
测试相关
性能。
研制了
8AhLiFePO
4
聚合物锂离子动力
电池
,
梁奇等
[2]
研制了
1100mAh18650
型
LiFePO
4
动力锂
离子电池
,J
1
Q
1
Wang
[3]
研制了
11Ah
钢壳
LiFePO
4
动力锂
离子电池
,
但都是小容量的电池。储能电池和动力电池都希
望单体容量越大越好
,
以减少并联的数量。
本文作者以批量生产的聚合物离子电池为基础
[4]
,
以
LiFePO
4
为正极活性物质
,
制成容量为
50Ah
的
LiFePO
4
聚
2
结果与讨论
制备的
PL50CF
单体电池
(
179mm
×
326mm
×
12.5
Ω
,mm
)
的质量为
1.2829kg,
容量为
53.850Ah,
内阻为
5m
能量密度
(
236
1
2Wh/L
)
和比能量
(
134Wh/kg
)
均比钴系单体
电池低
(
能量密度约为
360Wh/L,
比能量约为
180Wh/kg
)
。
2
1
1
0
1
50
C
充放电性能
合物锂离子单体电池
[5]
,
并进行了电性能和安全性能测试。
在
25
℃下
,
将
PL50CF
单体电池和钴系单体电池以
0
1
50
C
恒流充电至
3
1
65V
转恒压充电至
0
1
05
C
;
静置
30
min;
以
0
1
50
C
放电至
2
1
50V
。充放电曲线见图
1
。
1
实验
采用
BELLCORE
叠片工艺生产聚合物锂离子电池
[4]
,
以
LiFePO
4
(
山西产
,97%
)
、
MCMB
(
上海产
,99
1
9%
)
分别为
正、负极活性物质
,LB388N
(
张家港产
,99
1
99%
)
为电解液
,
Celgard2500
(
美国产
)
为隔膜
,
经层压和萃取等工序
,
组装
PL50CF
型
LiFePO
4
聚合物锂离子单体电池
,
设计容量为
50
Ah
。以
LiCoO
2
(
天津产
,99.5%
)
为正极活性物质
,
采用相同
图
1
单体电池的
0
1
50
C
充放电性能
Fig
1
1
0
1
50
C
charge
2
dischargeperformanceofsinglecell
的工艺制备钴系单体电池。用
ELE
2
FHB
型高温化成系统
作者简介
:
陈性保
(
1966-
)
,
男
,
安徽人
,
厦门宝龙工业股份有限公司技术副总经理
,
硕士
,
研究方向
:
锂离子电池工业应用技术。
第
1
期
陈性保
:50AhLiFePO
4
聚合物锂离子单体电池的制备
35
从图
1a
可见
,
制备的
PL50CF
单体电池的充、放电平台
分别为
3
1
40V
、
3
1
20V,
与传统的钴系聚合物锂离子单体电
池的充、放电平台
(
分别为
3
1
80V
和
3
1
60V,
图
1b
)
有很大
的不同
,
原因是正极活性材料不同。
2
1
2
放电性能
刺
,
不爆炸
,
不燃烧。单体电池针刺时的温度曲线见图
5
。
将
PL50CF
单体以
0
1
50
C
恒流充至
3
1
65V
转恒压充
至
0
1
05
C
,
静置
30min,
再用不同电流放电
2
1
50V
(
图
2
)
。
图
5
PL50CF
单体电池针刺时的温度曲线
Fig
1
5
TemperaturecurvesofPL50CFsinglecellonnailpene
2
tration
从图
5
可知
,
制备的
PL50CF
单体电池针刺时的最高温
度仅为
90
℃左右
,
表现出较高的热稳定性。
图
2
PL50CF
单体电池不同倍率的放电曲线
Fig
1
2
DischargecurvesofPL50CFsinglecellatdifferentrates
将
PL50CF
单体电池以
0
1
50
C
恒流充至
3
1
65V,
再以
2
1
00
C
恒流充至
10
1
00V,
实验结果见图
6
。
从图
2
可知
,PL50CF
单体电池的倍率放电性能较好
,
以
3
1
00
C
放电仍能放出
94
1
85%
的容量
,
可承受用电器具的脉
冲放电。有文献报道
:8AhLiFePO
4
聚合物动力电池
,3
1
00
C
放电容量是
0
1
20
C
时的
92%
[1]
;11Ah
钢壳
LiFePO
4
动
力电池
,3
1
00
C
放电容量是
0
1
20
C
时的
96%
[3]
。
将
PL50CF
单体电池以
0
1
20
C
恒流充至
3
1
65V
转恒
压充至
0
1
05
C
,
在不同的温度下静置
16h,
再以
0
1
20
C
放至
)
或
2
1
30V
(
-10
～
-30
℃
)(
图
3
)
。
2
1
50V
(
0
～
60
℃
图
6
PL50CF
单体电池的
2
1
00
C
/10
1
00V
过充测试曲线
Fig
1
6
2
1
00
C
/10
1
00VoverchargetestcurvesofPL50CF
singlecell
从图
6b
可知
,PL50CF
单体电池的最高温度为
160
℃
,
未发生爆炸和燃烧
,
表现出较好的耐过充性能。
LiFePO
4
作
为正极活性材料
,
具有较高的热稳定性。
3
结论
以
LiFePO
4
、
MCMB
为正、负极活性物质
,
用
BELLCORE
叠片工艺制备了单体容量为
50Ah
的
LiFePO
4
聚合物锂离子
单体电池
,
比能量为
134Wh/kg,
能量密度为
236
1
2Wh/L
。
针刺和过充安全实验说明
,
单体电池具有较高的安全性
能
;
以
1
1
00
C
循环
800
次
,
还有
80%
以上的容量
,
表现出较
好的循环性能。
参考文献
:
[1]
HUANGSui
2
yang
(
黄穗阳
)
1高安全性和低成本聚合物锂离子
图
3
PL50CF
单体电池在不同温度下的放电曲线
Fig
1
3
DischargecurvesofPL50CFsinglecellatdifferenttem
2
peratures
从图
3
可知
,PL50CF
单体电池在
60
℃的放电率为
25
℃的
101
1
49%,-30
℃为
43
1
56%,
工作温度范围较宽。
2
1
3
常温循环性能
将
PL50CF
单体以
1
1
00
C
恒流充至
3
1
65V
转恒压充
至
0
1
05
C
,
静置
30min,
再以
1
1
00
C
放至
2
1
50V
(
图
4
)
。
动力电池
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梁奇
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,CHENXiu
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陈修丽
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,ZHENGWei
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为工
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程建聪
)
,CHENXing
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bao
(
陈性保
)
,DONG
Quan
2
feng
(
董全峰
)
1聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研
图
4
PL50CF
单体电池的循环性能
Fig
1
4
CycleperformanceofPL50CFsinglecell
从图
4
可知
,PL50CF
单体电池的
1
1
00
C
循环近
800
次
,
循环性能较好
;
而报道的
1100mAh18650
型
LiFePO
4
动
力锂离子电池
,0
1
50
C
循环
800
次后还有
85%
的容量
2
1
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安全测试
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Won:2007
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。
将
PL50CF
单体电池以
0
1
50
C
恒流充电至
3
1
65V
转
恒压充至
0
1
05
C
,
静置
30min,
用直径
3mm
的钢针进行针
收稿日期
:2008-06-20