18650型三元锂离子电池的制备

黄锋涛 闫晓前

摘 要：作为一种节能环保的新能源，锂离子具有非常好的应用前景，以镍钴锰酸锂为正极材料，石墨为负极材料，制成容量为1300mAh的三元锂离子电池，电池经过1C倍率测试循环性能达到1000次以上，经过针刺安全测试后没有安全问题。

关键词：锂离子电池;循环寿命;安全性;三元材料

中图分类号：TM912.9文献标识码：A

Preparation of model 18650 ternary lithium ion battery

Huang Fengtao Yan Xiaoqian

Department of Chemical Engineering，Shaanxi National Defense Industry Vocational Technology Institute ShanxiXian 710300

Abstract：As a new energy-saving and environmental protection energy source，lithium ion has a very good application prospect.With nickel-cobalt-manganate as the positive electrode material and graphite as the negative electrode material，a ternary lithium ion battery with a capacity of 1300mAh was made.The battery has been tested at 1C rate The cycle performance has reached more than 1000 times，and there is no safety problem after the acupuncture safety test.

Key words：Li-ion battery;cyclic performance;safty;The ternary material

鋰离子电池用三元正极材料是目前非常前沿的新能源材料，相比传统的锂离子电池，三元材料锂离子电池的放电容量较高，放电功率较大，安全性能较好，价格相对低廉[1-2]。作为最为核心的新能源电池关键点部分，寻找合适的正极材料是最关键的环节。层状的镍钴锰酸锂材料理论的容量达到260mAh/g以上。实际容量达到150mAh/g，电压平台较钴酸锂高，18650型锂离子电池是目前应用最为广泛的一种圆柱形锂离子电池，可以应用于各类电子产品，也可以应用于新能源汽车[3-5]，本文作者制成一种可以汽车用的18650型三元锂离子电池。

1 实验

1.1 电池的制备

电池用镍钴锰酸锂为正极材料，石墨为负极材料，导电剂和粘结剂聚偏氟乙烯PVDF按照94：3：3的比例混合均匀，并溶于NMP中。混合均匀涂布于15微米厚度的铝箔中，负极用石墨，导电剂和粘结剂按照百分比为93∶3∶4的比例混合均匀涂布于10微米厚度的铜箔中，正极面密度为27mg/cm2，负极面密度为14mg/cm2，然后正极和负极经过滚压，压实密度分别为3.2g/cm3和1.4g/cm3;电池的设计容量为1300mAh。

1.2 电池的化学性能测试

电池的充放电性能采用新威尔电池测试仪，电压测试范围为2.8-4.2V，电池的大功率性能是利用高功率电池测试仪，电池的安全性能用拜特电池测试仪。

2 结果与讨论

2.1 电池的容量和放电曲线图。

图1是经过化成后的电池不同倍率下测试的容量图。由图看出1C倍率下电池的容量为1330mAh，达到了设计的标准1300mAh，另外由图知，电池1C倍率下放电时，电池的平均电压平台为3.6V，较为理想，当电池容量为5C时，电池的容量仍然可以达到1300mAh，说明电池的具有很好的充放电效率，其中由于电池的极化作用，电池的放电平台有所降低，仍可以达到3.5V作用，当达到10C倍率时，电池的容量已经有所降低，达到900mAh，为1C倍率下的70%以上。电池能够很好的在大倍率下放电，容量损失非常的小。

2.2 电池的循环性能

图2是电池的循环寿命性能图，按照电池在常温下1C倍率下进行充放电，电池的最开始容量为1330mAh，经过1500次循环以后，电池的容量为1100mAH，可以达到最初容量的81%左右，说明电池具有极其好的循环性能，由于锂离子的反复嵌入和脱出，但电池正极材料的结构并未被破坏，更没有发生电池材料的结构塌陷，电池保持了很好的循环寿命。

2.3 电池的安全性能

作为电池的最为关键性能指标，人们在利用任何新能源最为看重的首先是安全，因此我们选用已经做好的电池，将电池按照标准0.2C倍率充满，然后搁置24小时以上，使用拜特电池测试仪进行电池仪安全测试，利用4mm直径的钢针沿着电池的侧面直接刺穿电池，电池发出刺耳的声音，但电池并未发生爆炸，电池的盖帽完好无损，说明电池在非常极端的条件下仍然保持良好的安全性，避免了意外的发生。

3 结论

利用三元镍钴锰材料为正极，石墨为负极材料，制成了18650型的锂离子电池，通过测试显示，电池具有很大的功率性能，5C以上的倍率仍可以达到1C倍率下放电容量99%以上，电池的循环性能很好，经过1000次以上仍可以达到最初容量的80%，电池的寿命已经超过1000次。在最为极端的针刺实验下，电池没有起火和爆炸，表面电池具有良好的安全性能和电化学性能。

参考文献：

[1]邹邦坤，丁楚雄，陈春华.锂离子电池研究与幵发的新进展[J].中国科学：化学，2014，44（7）：1104-1105.

[2]陈鹏，肖冠，廖世军.具有不同组成的镍钴锰三元材料的最新研究进展[J].化工进展，2016，35（1）：166-174.

[3]侯倩，李春雷，崔孝玲.锂离子电池三元正极材料的制备研究进展[J].化工新型材料，2017，45（6）：23-25.

[4]李伟善.储能锂离子电池关键材料研究进展[J].新能源进展，2013，1：95-105.

[5]吴哲，胡淑婉，曹峰.镍钴锰酸锂三元正极材料的研究进展[J].电源技术，2018，42（7）：1079-1081.

课题项目：陕西国防工业职业技术学院科研项目 新能源汽车用新型大功率锂离子电池的设计与开发，项目编号：Gfy19-48

作者简介：黄锋涛（1986-），男，陕西人，硕士，讲师，主要从事锂离子电池研究。