【摘要】：鋰離子電池具備重量輕、容量大、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電系數(shù)小和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),成為電子設(shè)備的首選能源,尤其是新能源汽車�！吨袊�(guó)制造2025重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展路線圖》一文中,對(duì)鋰電池做了明確的展望,到2025年鋰電池能量密度必須大于300Wh/kg,鋰電池已經(jīng)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略研究層面,成為我國(guó)汽車行業(yè)彎道超車的關(guān)鍵�；墒卿囯x子電池生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序,通過化成將不帶電的正負(fù)極材料,進(jìn)行充電活化,激活鋰電池內(nèi)部活性物質(zhì),使電池形成良好的SEI膜,提高電池的使用壽命,要做到這一點(diǎn),必須有合適的化成設(shè)備,目前,國(guó)內(nèi)外化成設(shè)備普遍存在化成時(shí)電流小、化成溫度無(wú)法控制和在無(wú)壓力下化成等問題,針對(duì)這些問題,本文設(shè)計(jì)一種恒定化成溫度并用夾具加壓化成系統(tǒng),并對(duì)該系統(tǒng)生產(chǎn)的電池進(jìn)行性能研究,本文工作主要如下:(1)首先,廣泛閱讀國(guó)內(nèi)外化成設(shè)備文獻(xiàn),掌握各種化成設(shè)備的性能參數(shù),實(shí)地調(diào)研鋰電池制造企業(yè),充分了解國(guó)內(nèi)外的化成設(shè)備和化成工藝,總結(jié)國(guó)內(nèi)外電池化成設(shè)備和化成工藝的優(yōu)缺點(diǎn)以及鋰電池化成過程中普遍存在的一些問題。(2)文中提出恒定化成溫度與夾具壓力化成技術(shù),恒定化成溫度在一定水平,提升正極、負(fù)極和電解液等材料的活性,生成致密的SEI膜,大幅度降低電池內(nèi)阻,提高電池的安全性能和使用壽命。增加夾具加壓化成,縮短鋰電池正極、負(fù)極和隔離膜等材料之間的距離,減少鋰離子穿越的距離,提高化成電流,節(jié)省化成時(shí)間,提高生產(chǎn)效率,電池的外觀也變得更平整,厚度更薄,體積容量比也得到相應(yīng)提升。(3)實(shí)現(xiàn)下位機(jī)系統(tǒng)開發(fā),調(diào)查研究機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)等幾種較為廣泛的壓力傳動(dòng)方式,確定采用氣缸傳動(dòng)的壓力方式。接著確定氣缸參數(shù),先用頭腦風(fēng)暴法確定影響電池化成性能的各種因子,再用魚骨圖確定關(guān)鍵因子,最后采用DOE(design of experiment)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,對(duì)關(guān)鍵因子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,獲得最優(yōu)的化成條件。(4)結(jié)合SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù),利用Visual Basic上位機(jī)編程工具,對(duì)上位機(jī)操作系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)一款操作簡(jiǎn)單,人機(jī)互動(dòng)性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定的操作系統(tǒng)界面軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的化成監(jiān)控、過程控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢與統(tǒng)計(jì)分析等功能。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP311.52;TM912
【圖文】：

圖 2.1 鋰離子電池原理圖：LiCoO2→ Li1-xCoO2+ xLi++ xe-（：C+ xLi++ xe-→ LixC （總反應(yīng)：LiCoO2+C → Li1-xCoO2+LixC （I 膜成首次充電過程中，電極材料與電解液在固液相面發(fā)生反應(yīng)，形成電極表面上的鈍化層，該鈍化層允許 Li+通過，不溶于有機(jī)溶劑，進(jìn)一步侵蝕電極，這個(gè)鈍化層一般稱“固體電解質(zhì)面膜”，簡(jiǎn)稱 SEI 極電極在電解液環(huán)境中更加穩(wěn)定地存在，大大提高了電池的循環(huán)性。EI 膜的成分膜厚度大約 100~120nm，主要由無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分兩部分組成。

圖 2.3 溶劑還原生產(chǎn)無(wú)機(jī)鹽有機(jī)產(chǎn)物主要是由溶劑發(fā)生單電子還原，生成烷基碳酸鋰，溶劑還原的中間產(chǎn)物-自由基，在反應(yīng)過程中可發(fā)生偶合、催化開環(huán)，形成復(fù)雜的烷基碳酸鋰、聚碳酸酯產(chǎn)物，如圖 2.4 所示。圖 2.4 溶劑還原生產(chǎn)有機(jī)鹽2.3.2 SEI 膜的結(jié)構(gòu)1. 隨 SEI 深度不同，SEI 膜具有不同的化學(xué)組成，有多種模型描述 SEI 不同

工程碩士學(xué)位論文溶劑（碳酸酯）的還原比較復(fù)雜，可發(fā)生單電子還原，生成烷基碳酸鋰，可發(fā)生多電子反應(yīng)生成簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)產(chǎn)物 Li2CO3，如圖 2.3 所示。圖 2.3 溶劑還原生產(chǎn)無(wú)機(jī)鹽有機(jī)產(chǎn)物主要是由溶劑發(fā)生單電子還原，生成烷基碳酸鋰，溶劑還原的產(chǎn)物-自由基，在反應(yīng)過程中可發(fā)生偶合、催化開環(huán)，形成復(fù)雜的烷基碳酸鋰碳酸酯產(chǎn)物，如圖 2.4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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1 張維戈;時(shí)瑋;張言茹;馬澤宇;陳大分;王玉坤;;大容量鋰離子電池的并聯(lián)性能評(píng)估與等價(jià)性分析[J];電網(wǎng)技術(shù);2014年06期

2 韓曉娟;程成;籍天明;馬會(huì)萌;;計(jì)及電池使用壽命的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化模型[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年34期

3 宮江平;文飛龍;馬換玉;陳飛;趙冬冬;方明學(xué);楊惠強(qiáng);;化成制度對(duì)混合電動(dòng)車電池性能的影響[J];電池工業(yè);2012年05期

4 李睿;林亞平;易葉青;熊帥;葉松濤;;兩層傳感器網(wǎng)絡(luò)中安全Top-k查詢協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2012年09期

5 田春霞;;純電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展制約[J];大眾科技;2011年12期

6 周方;李茂德;;圓柱形鋰離子電池溫升效應(yīng)研究[J];電源技術(shù);2011年09期

7 王歡;;基于低碳經(jīng)濟(jì)要求的新能源汽車發(fā)展分析[J];機(jī)械與電子;2010年S1期

8 張志杰;李茂德;;鋰離子電池內(nèi)阻變化對(duì)電池溫升影響分析[J];電源技術(shù);2010年02期

9 魏學(xué)哲;徐瑋;沈丹;;鋰離子電池內(nèi)阻辨識(shí)及其在壽命估計(jì)中的應(yīng)用[J];電源技術(shù);2009年03期

10 何銀吉;趙林英;樂浪;李革臣;;一種新型的鋰離子電池化成檢測(cè)系統(tǒng)[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年05期

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1 張上安;混合動(dòng)力車用鋰電池組液體冷卻散熱機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2803332