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2013-1-8 12:00:45 |
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1.2 主要测试仪器
采用BS-9088K-3A锂离子电池自动检测装置(广州产)对电池进行化成和分容；采用BK-7024L/60可充电电池检测设备(广州产)对电池进行倍率放电性能的检测；采用热电偶检测倍率放电时的电池表面温度。
通过对电池ND-1与ND-3倍率放电曲线的比较可见，10mm宽的极耳在40A放电时，极耳附近区域的电化学极化较大，从而影响了电池的倍率放电性能，这说明采用较宽尺寸的极耳有利于改善电池的倍率放电性能。通过对比图1中ND-1 与ND-2倍率放电曲线可见，相同尺寸不同材质的极耳同样会对电池的倍率放电性能有很大影响，负极耳采用铜镀镍材料的电池有较好的倍率放电性能。
2.2极耳引出方式对电池倍率放电性能的影响
在高倍率放电条件下，不同的电池结构，极耳的设计方法也不同。卷绕结构的锂离子电池可在电极极片上多焊接几个极耳，这样在高倍率放电初期，电池内部就会有多个区域内阻较小，电流密度较大，反应速度较快，从而缓解单极耳情况下的剧烈反应。而叠片结构的锂离子电池可在电极极片反向各设计一个极耳，叠片时极耳从电池反向引出，每侧各有一个正极耳和一个负极耳，然后再将正极极耳之间电连接，负极极耳之间电连接，从而达到大电流放电时，电流分布均匀的目的[6]。
对于固定型号尺寸的卷绕结构锂离子电池，采用多极耳会降低电池的额定容量，而且极耳数量增加的话，会增加铝塑膜的热封难度，铝塑膜与极耳之间容易出现预封不良现象，从而导致电池产生短路、胀气和漏液的隐患。对于叠片结构锂离子电池，极耳也只能从反向再引出一对，它同样也存在铝塑膜热封困难的问题[7]。在电池极耳设计时，一般采用一正一负的极耳设计方法，然而对于长宽比例大的电池型号，如果采用同侧出极耳的方式，极耳的宽度尺寸将会受到很大的限制，从而不能满足电池最大放电电流的要求，此时极耳的引出方式，可采用正、负极耳反向引出。
通过改变正、负极极耳的引出方式来研究电池20C倍率放电性能。将ND-1和ND-4电池20C倍率恒流放电至2.75V，得到电池20C倍率放电曲线图3。
极耳对锂离子电池倍率性能的影响
2.3铜镀镍负极耳对电池倍率放电性能的影响
目前大部分研究者通过对电极设计、正负极材料的选择、正负极和电解液配方的优化来提高电池的倍率放电性能。程建聪等人对各种影响电池倍率性能的因素进行了优化组合，制成了额定容量为1100mAh的电池，该电池在20C倍率放电时，电池表面最高温度为75℃，而23 C倍率放电时，电池表面最高温度为83℃[8]。这说明采用以上改善措施虽然能够提高电池的倍率放电性能，但是不能解决电池发热严重的问题，所以要提高电池的散热速率，还需要从电池设计方面进行研究。
由图4可见，电池在20C、25C和30C倍率放电时，电池表面最高温度依次为61℃、67℃和75℃。而电池外表面的温度变化是由电池内部的发热状况引起的，负极采用铜镀镍极耳能有效提高电池的散热速率，从而缓解电池表面的发热严重现象。
由图5可见，随着放电倍率的提高，电池的放电平台逐渐降低，但是倍率放电容量减少幅度较小，而且在30C倍率放电时电池也没有出现胀气现象，这说明电池具有良好的倍率放电性能。分析认为在高倍率放电时，采用铜镀镍负极耳，能够有效提高电池的散热速率，从而改善电池的倍率放电性能。另外，随着放电倍率的提高，锂离子在电解液中的传导速率和在极片中的扩散速率也会增加，从而电池的高倍率放电性能也会提高。
图6是ND-1电池20C和25C倍率放电的循环寿命图，其充放电制度为：1C恒流充电至4.2V，恒压充电至电流小于等于0.05C，然后恒流20C和25C倍率放电至2.75V。
由图6可见，随着放电倍率的提高，电池的容量衰减率增加。ND-1电池20C倍率循环300周，容量保持率为80%，25C倍率循环200周，容量保持率为78%。该电池具有良好的高倍率循环性能，能够满足高倍率放电环境的需要。
本文通过一系列实验研究，结果表明改变电池内部的极耳设计能够有效改善锂离子电池的高倍率放电性能。负极采用铜镀镍极耳，在高倍率放电过程中，能有效降低电池的极化，改善电池的倍率放电性能，降低电池表面的温度，从而进一步改善电池的倍率循环寿命。
参考文献：
[1] BIENSAN P, SIMON B, PERES J P, et al. On safety of lithium-ion cells[J]. Journal of Power Sources, 1999, 81-82: 906-912.
[3] SATO T, SHAKO M, TAKUYA N. High rate performance of a lithium polymer battery using a novel ionic liquid polymer composite[J]. Journal of Power Sources, 2007, 164(1): 390-396.
[4] 周显茂.高功率铝塑膜软包装锂离子电池[P]. CN:101162777A, 200710163888.0, 2008.
[5] 胡广侠, 解晶莹, 李春香,et al. 锂离子蓄电池高倍率放电研究[J]. 电源技术, 2003, 27(sl): 201-204.
[6] 何安轩, 文其能. 高功率锂离子电池[P]. CN:200965898Y, 200620015660.8, 2006.
[7] 唐致远, 谭才渊, 陈玉红,et al. 锂离子电池高倍率放电性能研究[J]. 电源技术, 2006, 30(5): 383-386.
[8] 程建聪, 陈性保, 董全峰. 聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研究[J]. 电池, 2007, 37(5): 329-332.[url= http://www.whtlhgdq.com/]串联谐振[/url] 串联谐振
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