软包装锂离子电池的高倍率放电性能
高功率软包锂离子电池
高功率软包锂离子电池：未来能源的强大动力随着科技的不断进步，人们对于能源的需求和依赖日益增长。
在这个大背景下，高功率软包锂离子电池作为一种新型的储能技术，正逐渐崭露头角。
它以其独特的优势，如高能量密度、快速充电、长寿命等，被广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、无人机、移动设备等领域。
本文将详细介绍高功率软包锂离子电池的特点、优势以及应用场景，展望其未来的发展趋势。
一、高功率软包锂离子电池的特点高功率软包锂离子电池采用铝塑膜作为外壳，内部由正极、负极、隔膜和电解液组成。
其核心特点是高功率密度和能量密度。
所谓功率密度，是指电池在单位时间内可以提供的功率大小，决定了电池的瞬间供电能力。
而能量密度则是电池单位体积或质量所存储的电能，直接影响到电池的续航里程。
高功率软包锂离子电池通过特殊的电极材料和结构设计，实现了高功率密度和能量密度的完美结合。
二、高功率软包锂离子电池的优势1.高能量密度：高功率软包锂离子电池具有较高的能量密度，能够提供更长的续航里程，满足各类设备对电能的需求。
2.快速充电：由于采用了特殊的电极材料和结构设计，高功率软包锂离子电池具有快速充电的能力，大大缩短了充电时间，提高了使用效率。
3.长寿命：高功率软包锂离子电池的循环寿命较长，能够在较长时间内保持稳定的性能，减少了更换电池的频率和维护成本。
4.环保安全：锂离子电池在使用过程中不会产生有害物质，对环境友好。
同时，其内部结构稳定，不易发生爆炸、漏液等安全问题。
三、高功率软包锂离子电池的应用场景1.电动汽车：随着电动汽车市场的不断扩大，高功率软包锂离子电池因其高能量密度、快速充电和长寿命等优势，成为了电动汽车动力电池的首选。
它能有效提高电动汽车的续航里程，缩短充电时间，同时延长电池寿命。
2.混合动力汽车：混合动力汽车需要在短时间内提供大量电能，高功率软包锂离子电池凭借其出色的性能表现，成为了混合动力汽车理想的能源解决方案。
3.无人机：无人机需要轻量化、高效的能源供应系统，高功率软包锂离子电池能够满足这些要求。
软包装锂离子电池的高倍率放电性能
作者简介:常照荣(1956-),男,河南人,河南师范大学化学与环境科学学院教授,硕士生导师,从事新型电池及材料研究,本文联系人;吕豪杰(1980-),男,河南人,河南师范大学化学与环境科学学院硕士,从事新型电池和材料研究;付小宁(1982-),女,河南人,新乡学院化学与环境工程学院助教,从事新能源材料研究;尹正中(1973-),男,河南人,河南新飞科隆电源有限公司高级工程师,从事电池研究。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20671031)软包装锂离子电池的高倍率放电性能常照荣1,吕豪杰1,付小宁2,尹正中3(11河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡 453007;21新乡学院化学与环境工程学院,河南新乡 453003;31河南新飞科隆电源有限公司,河南新乡 453000)摘要:以额定容量为1100mAh 的063465型软包装锂离子电池为研究对象,研究了电池结构,正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比,极板的面密度、压实密度等因素对锂离子电池高倍率放电性能的影响。
制备的实验电池以15C 大电流放电,电压平台为315V ,循环220次(15C 放电),容量保持率为8710%。
关键词:软包装; 锂离子电池; 高倍率放电中图分类号:TM91219 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2008)04-0231-03High rate discharge performance of soft package Li 2ion batteryCHAN G Zhao 2rong 1,L U Hao 2jie 1,FU Xiao 2ning 2,YIN Zheng 2zhong 3(11College of Chemist ry and Environmental Science ,Henan Norm al U niversity ,Xinxiang ,Henan 453007,China ;21College of Chemist ry and Environmental Engineering ,Xinxiang College ,Xinxiang ,Henan 453003,China ;31Henan Xinf ei Kelong Elect ric Power Source Co 1,L td 1,Xinxiang ,Henan 453000,China )Abstract :063465type soft package Li 2ion battery with the nominal capacity of 1100mAh was used as research object 1Theinfluences of factors such as structure of the battery ,the ratio between cathode active material and conductive agent ,binder ,the surface density and tape density of plate to the high rate discharge performance of Li 2ion battery were studied 1The prepared experimental battery had 315V voltage plateau at 15C large current discharge ,the capacity retention was 8710%after 220cycles (15C discharge )1K ey w ords :soft package ; Li 2ion battery ; high rate discharge 锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、开路电压高及污染小等优点[1],已用于小电流放电的移动通讯、笔记本和数码相机等领域,但高倍率放电性能有待提高[2-4]。
锂离子电池高倍率放电性能研究
当前，锂离子电池行业发展迅速，随着电子产品的发展，对 锂离子电池也提出了更高的要求。电动汽车市场展现出蓬勃的 发展势头［１￣４］，需要放电电流较大、功率较高的锂离子电池，许多 小型电器也要求能够高倍率放电，小电流放电锂离子电池已不 能完全满足市场的需求。虽然，氢镍电池高倍率放电研究发展 较早，但是其电压较低，质量比容量及体积比容量与锂离子电 池相比均较低，因此，在一些对电池电压、质量、体积等要求严 格的电器中，都对锂离子电池寄予厚望。
１ 实验
１．１ 电极制备
正极活性物质 ＬｉＣｏＯ２，与鳞片石墨、碳黑、乙炔黑混合，以 聚偏氟乙烯（ ＰＶＤＦ）作为粘结剂配制成浆料。负极活性材料为 石墨，添加乙炔黑，以羧甲基纤维素钠（ ＣＭＣ）为粘结剂，混合 制成浆料。将正、负极浆料分别涂布于铝箔、铜箔上，然后干燥 辊压制成正、负极片。电解液为 １．０ ｍｏｌ／Ｌ ＬｉＰＦ６／ 碳酸乙烯酯 （ＥＣ）－ 碳酸二甲酯（ＤＭＣ（） １∶１）（广州市天赐高新材料科技有 限公司），隔膜为聚丙烯微孔膜 （Ｃｅｌｇａｒｄ２４００），厚度为 ０．０２５ ｍｍ。
高倍率放电性能的功率兼顾型锂离子电池性能分析
高倍率放电性能的功率兼顾型锂离子电池性能分析锂离子电池是一种常用的电池类型，广泛应用于移动电子设备、电动车辆等领域。
在现代社会中，对电池能量密度和功率密度的要求越来越高，特别是在电动汽车等需要大功率输出的应用中。
高倍率放电性能的功率兼顾型锂离子电池能够在高负载条件下稳定输出高功率，因此成为电动汽车等领域的首选。
高倍率放电性能的功率兼顾型锂离子电池是指在高倍率放电情况下，仍然能够保持较高的容量和循环寿命。
高倍率放电性能的提升需要从多个方面考虑，包括电极材料、电解液和电池结构等。
首先，电极材料是影响高倍率放电性能的关键因素之一。
典型的电极材料包括锂铁磷酸盐(LiFePO4)和钴酸锂(LiCoO2)等。
锂铁磷酸盐由于其稳定性高、循环寿命长等优点成为了高倍率放电性能优秀的电极材料。
钴酸锂虽然具有较高的比能量，但在高倍率放电下容易发生结构破坏，导致容量衰减和循环寿命下降。
其次，电解液也对高倍率放电性能起着重要作用。
传统的液态电解质在高倍率放电时容易发生电解液过热和气体生成等问题，限制了电池的高倍率放电性能。
而采用固态电解质可以有效解决这些问题，提高电池的高倍率放电性能。
固态电解质具有高离子导电性、化学稳定性好的特点，能够在高倍率下提供稳定的离子传输通道，保证电池的高倍率放电性能。
另外，电池结构的优化也是提升高倍率放电性能的关键。
传统的电池结构采用了多层叠压组装，存在接触电阻大、电流分布不均等问题，限制了高倍率放电性能的发挥。
一种解决方案是采用三维电流收集网络结构，通过纳米导电材料构建连续网络，提高电流的集电和分配能力，从而改善高倍率放电性能。
在实际应用中，高倍率放电性能的功率兼顾型锂离子电池已取得了很大的进展。
例如，一些电动汽车制造商采用了具有高倍率放电性能的功率兼顾型锂离子电池，可以实现瞬时加速、快速充电等高功率需求。
然而，要进一步提升高倍率放电性能的功率兼顾型锂离子电池，仍然面临一些挑战。
首先是材料的研发和优化。
锂离子电池高倍率放电性能的影响因素
电动工具 、电动赛车及航模玩具等对电池的高倍率放电 性能的要求较高 ,具备高倍率放电性能的锂离子电池在这些 领域具有潜在的发展前景[1 ] 。目前 ,对大功率锂离子电池高 倍率放电影响因素的研究 ,主要是包括电池结构 、电池材料 等在内的单一因素[2 - 3 ] 。
Abstract :The influence factors of high rate discharge performance of 18650 type Li2ion batteries were researched1 The battery
using LiMn2O4/ LiCoO2 or LiMn2O4/ LiNi1/ 3 Co1/ 3 Mn1/ 3O2 had higher discharge capacity retention compared wit h t he battery using LiFePO4 ,t he electrolyte conductivity had significant effect to t he high rate discharge performance1 The battery using LiNi1/ 3 Co1/ 3 Mn1/ 3O2 wit h D50 = 9μm and electrolyte added conductive lit hium salt had gentle discharge flat voltage platform at 25 C rate ,t he discharge capacity was 1 246 mAh ,t he cycle performance was fine1
软包锂离子电池总结
软包锂离子电池总结
软包锂离子电池是一种新型的充电电池，由于其轻薄、柔软的
特性，被广泛应用于电动汽车、便携式电子产品和储能系统等领域。
软包锂离子电池相比传统的钴酸锂电池具有更高的能量密度和安全性。
下面从多个角度来总结软包锂离子电池的特点和应用。
首先，软包锂离子电池的特点包括：
1. 轻薄柔软，软包锂电池采用铝塑复合膜作为包装材料，相比
传统的金属壳体，软包电池更加轻薄柔软，可以根据实际需求进行
弯曲，适应更多的产品设计需求。
2. 高能量密度，软包锂电池采用高能量密度的正负极材料，使
得电池在相同体积下能够存储更多的电能，提高了电池的续航能力。
3. 安全性高，软包电池采用软包装材料，相比传统的金属壳体，软包电池在受到外力撞击时更不容易发生短路，具有更高的安全性。
4. 成本较低，软包锂电池的生产工艺相对简单，成本较低，有
利于降低整体产品成本。
其次，软包锂离子电池的应用包括：
1. 电动汽车，软包锂电池由于其高能量密度和轻薄柔软的特性，被广泛应用于电动汽车领域，可以灵活地安装在车辆的底盘或其他
空间。
2. 便携式电子产品，如手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式
电子产品，软包锂电池由于其轻薄的特性，可以设计出更加轻薄的
产品。
3. 储能系统，软包锂电池也被用于家庭储能系统和工业储能系统，用于储存太阳能和风能等可再生能源，平衡电网负荷。
综上所述，软包锂离子电池具有轻薄柔软、高能量密度、安全
性高和成本较低的特点，被广泛应用于电动汽车、便携式电子产品
和储能系统等领域。
未来随着技术的进步，软包锂电池的性能还将
不断提升，应用领域也将进一步扩大。
锂离子电池快速充电及高倍率放电性能
锂离子电池快速充电及高倍率放电性能刘小虹【摘要】就正极中导电剂含量和功能电解液对电池的快速充电及高倍率放电性能的影响进行了研究,同时重点考察了导电剂和功能电解液对电池的高倍率放电性能和快速充电高倍率放电循环性能的协同效应。
结果表明,增加正极中导电剂含量和使用功能电解液,可以提高电池的快速充电及高倍率放电性能;正极中导电剂含量和功能电解液对电池高倍率放电性能和快速充电高倍率放电循环性能具有良好的协同效应。
通过优化组合,得到的电池20 C放电容量可达1 C放电容量的95.1%;4.5 C 充电9 C放电循环300周后,电池容量仍然保持在89%以上,具有优异的快速充电高倍率放电循环性能。
【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2011(035)007【总页数】4页(P768-771)【关键词】锂离子电池;快速充电;高倍率;功能电解液;协同效应【作者】刘小虹【作者单位】东莞市迈科科技有限公司,广东东莞523800【正文语种】中文【中图分类】TM912.9锂离子电池因其电压高、能量密度大，被广泛地应用于便携式电子产品、电动工具等领域，也被认为是EV、HEV以及PHEV的主要发展方向之一。
由于电动汽车电池快速充放电发展的需要，锂离子电池高倍率性能的研究引起了广泛的重视[1-5]。
在高倍率锂离子电池中使用的正极材料主要有：Li-CoO2、LiMn2O4、LiFePO4以及三元材料 LiMn x Ni y Co z O2等。
Li-CoO2因其价格高，有安全隐患等问题，只限于在小型倍率电池上使用；LiMn2O4因其高温稳定性差，循环性能不好，限制了其在倍率电池上的普遍应用；LiFePO4由于其电压低，低温性能差，在倍率电池应用上有其局限性。
比较而言，三元材料LiMn x Ni y Co z O2(三元材料)因其优良的循环性能以及其他综合性能，成为高倍率电池材料的重要选择之一。
本文在前期电池结构设计、材料匹配等的基础上，就正极中导电剂含量和功能电解液对电池的快速充电及高倍率放电性能进行了研究，同时重点考察了导电剂和功能电解液对快速充电前提下高倍率放电循环性能的协同效应。
锂离子软包电池的技术参数
锂离子软包电池的技术参数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：锂离子软包电池是一种目前应用较为广泛的电池类型，在移动电子设备、电动车辆、储能系统等领域都有着重要的地位。
下面就来介绍一下锂离子软包电池的技术参数。
需要了解的是锂离子软包电池的容量。
容量是指电池所储存的电能量大小，常用单位是安时（Ah），它反映了电池能够提供的电能量大小。
通常情况下，锂离子软包电池的容量会直接决定其使用时间和续航里程等参数。
在实际应用中，容量大小会根据具体的需求进行选择。
锂离子软包电池的额定电压也是重要的技术参数之一。
锂离子电池的额定电压一般为3.7V，而多数移动电子设备会采用3.7V或7.4V 的锂电池。
在使用过程中需要注意，不能超过锂电池的额定电压，否则会影响电池的寿命和安全性。
锂离子软包电池的充电和放电性能也是关键的技术指标。
充电性能主要包括充电速度、充放电效率和循环寿命等。
而放电性能则包括放电平台稳定性、过放电能力和放电结束电压等。
这些性能直接影响到电池的使用效果和寿命，因此在选择锂离子软包电池时需要综合考虑这些因素。
锂离子软包电池的安全性能也是不可忽视的技术参数。
由于锂离子电池在使用过程中存在一定的安全风险，如过充、过放、短路等，因此电池需要具备一定的安全保护机制。
常见的安全保护措施包括短路保护、过充保护、过放保护和温度保护等，这些保护机制能够有效地提高电池的安全性。
锂离子软包电池的工作温度范围也是重要的技术指标之一。
电池的工作温度范围会直接影响其性能和寿命，一般情况下，锂离子电池的工作温度范围为-20℃~60℃。
在超出这个范围的温度条件下使用电池，会导致电池性能下降甚至损坏，因此在实际使用中需要严格控制电池的工作温度。
锂离子软包电池的技术参数涵盖了容量、额定电压、充放电性能、安全性能和工作温度范围等多个方面。
在选择和使用电池时，需要综合考虑这些技术参数，以确保电池能够满足需求并具有良好的性能和安全性。
希望以上介绍能够帮助大家更好地了解和应用锂离子软包电池。
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软包装锂离子电池的高倍率放电性能■＜1.河南师范大学化学与环境科学学院常照荣吕豪杰■＜2.新乡学院化学与环境工程学院付小宁■＜3.河南新飞科隆电源有限公司尹正中摘 要：以额定容量为１１００ｍＡｈ的０６３４６５型软包装锂离子电池为研究对象，研究了电池结构，正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比，极板的面密度、压实密度等因素对锂离子电池高倍率放电性能的影响。
制备的实验电池以１５Ｃ大电流放电，电压平台为３．５Ｖ，循环２２０次（１５Ｃ放电），容量保持率为８７．０％。
关键词：软包装； 锂离子电池； 高倍率放电锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、开路电压高及污染小等优点[1]，已用于小电流放电的移动通讯、笔记本和数码相机等领域，但高倍率放电性能有待提高[2-4]。
程建聪等[5]通过提高导电剂含量，采用薄正极和中间相炭微球（MCMB），并使用功能电解液，改善了电池的大电流性能；V.Subramanian 等[6]以气相法烧制的纳米纤维碳为负极制备的锂离子电池，可进行10C放电；M.Okuho等[7]通过水热法制备纳米级（17 nm）的LiCoO2，l00C放电容量达到1C时的65％，可满足电动汽车等大功率放电要求，但是制备工艺苛刻。
本文作者采用工业化的正负极材料，通过优化电池结构，调整配比参数，制备软包装电池，并测试了相关性能。
１ 实验１．１ 极板制备将正极活性物质LiCoO2（北京产，≥99.4%）、导电炭黑SP（Timcal公司产，≥99.75%）和导电石墨KS6（Timcal公司产，≥99.4%）按不同的比例混合后，以PVDF（美国产，≥99.9％）作为粘结剂，配制成浆料；将负极活性材料人工石墨（深圳产，≥99.9%）、导电炭黑SP、分散剂SBR（河南产，≥99.0％）和粘结剂CMC（德国产，≥99.9％）按质量比90.5：1.5：4：4混合后，配制成浆料。
用涂布机将正极浆料均匀涂覆于铝箔（江苏产，≥99.8％）上，负极浆料均匀涂覆于铜箔（湖南产，≥99.8％）上，在80℃下真空（-0.1 MPa）干燥12h后，辊压，制成正、负极片。
电解液为1mol/L LiPF6/ DMC+EMC+EC（体积比1：1：1，张家港产），隔膜为0.025 mm厚的聚丙烯微孔膜（日本产）。
１．２ 测试仪器采用BS-8802二次电池检测装置（广州产）对电池进行化成；BS-V高电压大电流动力电池检测设备（广州产）进行倍率测试；BS-VR3内阻测试仪（广州产）检测内阻。
１．３ 电极及电池设计以额定容量为1100mAh的063465型液态软包装锂离子电池为研究对象。
采用真空热封机封口，经过防短路处理、干燥，然后注入电解液，经化成分容后，测试电池的性能。
实验电池的参数见表1。
２结果与讨论２．１ 电池结构的影响电池技术 ＜ ２００８年９月７３电池在高倍率放电时，由于极化，电压急剧下降，需要尽量降低电池的内阻。
可在电极极片上焊接多只极耳，降低电池的内阻，使电流密度增大，电荷传递速度加快；但在实际操作过程中，正负极基体易受损，影响大电流放电的效果。
本文作者试图通过改变电池内部结构来提高电池的高倍率放电性能。
Z-1电池采用传统的1只卷芯的电池结构，负极极耳为传统的镍极耳（日本产，≥99.8％）；而Z-2电池为了降低内阻，采用2只卷芯并联的结构，负极极耳采用导电性更好的铜带（连云港产，≥99.8％)，以保证电荷的传递速度。
Z-1电池和Z-2电池的内阻分别为42.5 mΩ和20.2mΩ；Z-2电池的内阻比Z-1电池降低了一半。
两组电池分别以0.5C恒流充电至4.2V转恒压充电2h，截止电流为0.02C（双控制，只要一个达到限制即可，下同）；再以15C恒流放电，终止电压为2.75V。
电池的放电曲线见图1。
图１ Ｚ－１、Ｚ－２电池的１５Ｃ高倍率放电曲线从图1可知，Z-1电池由于内阻大，电压在放电瞬间即下降到2.75V以下，基本放不出电；Z-2电池虽然在放电初期电压下降较快，放电电压平台从3.7V下降到3.4V，但放电效果明显优于采用传统方式制作的Z-1电池。
采用2只卷芯并联的结构，同时使用导电性更好的铜极耳，可降低电池的内阻，提高大电流放电性能。
２．２ 正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比的影响电池在大电流放电时，内阻极化明显，电压急剧下降，因此要通过增加导电剂来提高正负极的导电性，以减小极化电压；同时电池在大电流放电时，会出现发热现象，正负极活性物质有可能在循环过程中发生脱落。
为了保证电池的正常工作电压和理想的循环寿命，需要合理地搭配活性物质、导电剂和粘结剂。
本文作者研究了正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比对电池高倍率放电性能的影响。
Z-3电池活性物质配比参数采用传统的锂离子电池的参数；Z-4电池为经过反复实验、优化得出的参数。
将Z-3电池和Z-4电池充满电（以0.5C恒流充电至4.2V转恒压充电2h，截止电流为0.02C），然后分别进行15C 恒流放电，终止电压为2.75V，放电曲线如图2所示。
图２ Ｚ－３、Ｚ－４电池的１５Ｃ高倍率放电曲线从图2可知，以15C放电时，两种电池在放电瞬间都出现了电压下降，Z-4电池活性物质搭配适宜，极化程度小于Z-3电池，放电电压平台为3.6V，高于Z-3电池（3.5V）。
这说明正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比，对电池的高倍率性能有明显的影响。
２．３ 极板面密度、压实密度的影响电池正负极板的面密度、压实密度对电池充放电性能有很大的影响。
极板的面密度、压实密度过大，虽然有利于提高电池的能量密度，但是电解液很难渗透到极板内部，造成电池浓电池技术 ＜ ２００８年９月７４差极化和内阻增大，而且过于致密的活性物质在循环过程中，会由于电解液的逐渐渗入，发生溶胀，导致脱落，造成电池充放电性能的下降；极板的面密度、压实密度太小，虽然有利于电解液的渗透和减少电极的浓差极化，并提高电池的大电流充放电性能，但电池的能量密度偏低。
需要合理地设计极板的面密度、压实密度，在保证大电流放电性能的前提下，最大限度地提高电池的能量密度[8]。
Z-5电池极板的面密度、压实密度配比参数采用传统锂离子电池的参数；Z-6电池采用经过反复实验、优化得出的面密度、压实密度。
图3为Z-5电池和Z-6电池充满电（以0.5C恒流充电至4.2V转恒压充电2h，截止电流为0.02C）后的15C恒流放电曲线，终止电压为2.75V。
图３ Ｚ－５、Ｚ－６电池的１５Ｃ高倍率放电曲线从图3可知，在放电初期，Z-5电池由于极化较严重，电压下降明显，放出容量的10%（即100mAh）后，电压回升，放电平台趋于稳定；Z-6电池由于极板的面密度、压实密度得到了优化，放电初期的极化得到了缓解，放电电压平台平稳，高于Z-5电池，放电容量也高于Z-5电池。
２．４ 电池的循环性能采用优化后的活性物质配比和极板面密度、压实密度，采用2只卷芯并联的结构，负极使用铜极耳，制作Z-7电池。
化成完毕后，0.5C恒流充电至4.2V转恒压充电2h，截止电流为0.02C；搁置30min；15C放电，终止电压2.75V；搁置30min。
电池的循环性能如图4所示。
图４ Ｚ－７电池的循环性能（１５Ｃ高倍率放电）从图4可知，电池在循环过程中，容量有回升的现象，但总体来说，容量下降平稳。
电池循环220次，容量衰减到额定容量的87%，能满足航模等高倍率放电环境的需要。
３ 结论通过改变电池卷芯的结构，从内部降低了电池的内阻，使电池能够以15C的大电流放电。
在此基础上，通过调整活性物质与导电剂的配比，改善了放电平台；通过调整极板的面密度和压实密度，提高了大电流放电性能。
电池循环（0.5C恒流充电至4.2V转恒压充电2h，截止电流为0.02C；搁置30min；15C 放电，终止电压2.75V）220次，容量衰减到额定容量的87%。
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