涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究

第３０卷第４期　２０１４年４月　无　机　化　学　学　报　Ｖ０１．３０　Ｎｏ．４　７７０．７７８　ＣＨＩＮＥＳＥ　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ　ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究　邓龙征１　吴　锋　，　高旭光２谢海明２杨智伟３　１北京理工大学化学工程与环境学院，北京市环境科学与工程重点实验室，北京　１０００８１）　（　东北师范大学化学学院动力电池国家地方联合实验室，长春　１３００２４）　（　立凯亚以士能源科技（上海）有限公司，上海２００２３３）　摘要：本文研究了使用涂碳铝箔作为正极集流体磷酸铁锂电池的性能。研究对比了使用普通铝箔和涂层铝箔的１０　Ａｈ软包磷　酸铁锂电池的主要性能　研究表明：使用涂层铝箔不但可以提高磷酸铁锂材料的粘结性，而且使用导电涂层可以有效降低正极　材料和集流体的接触内阻．从而减小电池内阻，提高电池倍率性能。与使用普通铝箔作为集流体相比，通过使用涂碳铝箔可以　使得电池的内阻降低６５％左右，但是，磷酸铁锂正极材料的克容量却偏低约５　１０　ｍＡｈ・ｇ～，首次效率也偏低４％左右；在快速放　电１５Ｃ倍率下，使用涂碳铝箔的电芯比使用普通铝箔容量提高约１５％左右，ＩＯＣ放电倍率下，平台增加０－３—０．４　ｖ；使用涂碳铝　箔电芯的常温自放电率较高，但容量恢复率也较高：５５０周循环下，使用涂碳铝箔可以使得电池的循环性能提高约１％。而在电　池低温性能方面．使用涂碳铝箔对低温性能并无改善　关键词：磷酸铁锂电池；涂碳铝箔；集流体；倍率性能；循环性能　中图分类号：ＴＤ８６５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１．４８６１（２０１４）０４—０７７０．０９　ＤｏＩ：１０．１１８６２／ＣＪＩＣ．２０１４．０４７　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｃａｒｂｏｎ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｆｏｉｌ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ＤＥＮＧ　Ｌｏｎｇ—Ｚｈｅｎｇ　ＷＵ　Ｆｅｎｇ　ＧＡＯ　Ｘｕ－Ｇｕａｎｇ　ＸＩＥ　Ｈａｉ—Ｍｉｎｇ　ＹＡＮＧ　Ｚｈｉ—Ｗｅｉ　（　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆ　ｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆ　ｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　ｆ２Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎａｔｉｏｎａｌ＆Ｌｏｃａｌ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｂ　ｆｏｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂａｔｔｅｒｙ，　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２４，Ｃｈｉｎａ）　（Ｍ　ＬＥＥＥＳ　Ａ　ｄｖａｎｃｅｄ　Ｌｉｔｈｉｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｙ（ｒＣｈｉｎａ　Ｓｈａｎｇｈａｉ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ＬｉＦｅＰＯ４－ｂａｓｅｄ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　ｃｏａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｃａｒｂｏｎ　ｆｉｌｍ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＬｉＦｅＰＯ４　ｔｙｐｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｗｉｔｈ　１０　Ａｈ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｃｏｍｍｏｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ　ａｎｄ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｃａｒｂｏｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ（ＣＣＡＦ）ｆｒｏｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｒｏｖｉｄｅｒｓ．　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｕｓｉｎｇ　ｏｆ　ＣＣＡＦ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｃｏｈｅｓｉｖｅｎｅｓｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｃａｔｈｏｄｅ　ｐｏｗｄｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　ｂｕｔ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｔｈｏｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｆＤＣＲ１　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｅｒｙ。ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒａｔｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｅｒｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｕｓｉｎｇ　ｃｏｍｍｏｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ．ｔｈｅ　ＤＣＲ　ｉＳ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ａｂｏｕｔ　６５％ｗｉｔｈ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ＣＣＡＦ　ａｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ．Ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｃａｔｈｏｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｓ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｂｙ　５－１　０　ｍＡｈ‘ｇ～．Ａｎｄ　ｔｈｅ　１　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｂｙ　４％；Ａｔ　ｌａｒｇｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　１５Ｃ　ｒａｔｅ，ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｕｓｉｎｇ　ＣＣＡＦ　ｉＳ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　ａｂｏｕｔ　１　５％ｉｎ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｍｏｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ　ａｓ　ａ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ．Ａｎｄ　ａｔ　１０Ｃ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｒａｔｅ．ｔｈｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｌａｔｅａｕ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　０．３　０．４　Ｖ　ｗｉｔｈ　ＣＣＡＦ；Ｂｕｔ　ｔｈｅ　收稿日期：２０１３．０７—１２。收修改稿日期：２０１３．０９．２５。　国家９７３项目（Ｎｏ．２００９ＣＢ２２０１００）、动力电池及化学能源材料北京市高等学校工程研究中心开放基金资助课题（２叭３），高性能二次动力　电池及关键材料、技术的合作研究（Ｎｏ．２０１０ＤＦＢ６３３７０）、面向中美清洁能源合作的电动汽车前沿技术研究（Ｎｏ．２０１０ＤＦＡ７２７６０）中央高校　基本科研业务费（Ｎ０．１２ＱＮＪＪＯｌ３）资助项目。　通讯联系人。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｆｅｎｇ８６３＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｍ；Ｔｅｌ：＋８６—１０—６８９１２５０８　第４期　邓龙征等：涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究　７７１　ｓｅｌｆ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｃｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ＣＣＡＦ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ａｔ　ｒｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｈｉｇｈｅｒ；Ａｆｔｅｒ　５００　ｃｙｃｌｅｓ，ｔｈｅ　ｃｙｃｌｉｃ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｕｓｉｎｇ　ＣＣＡＦ　ｃａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｂｙ　ａｂｏｕｔ　２％ｉｎ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ　ａｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ．Ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｔ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ＣＣＡＦ　ａｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＬｉＦｅＰＯ４　ｂａｔｔｅｒｙ；ｃｏａｔｉｎｇ　ｃａｒｂｏｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ；ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ；ｒａｔｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｃｙｃｌｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　锂离子电池由于工作电压高、能量密度大、自放　电率小、稳定环保等方面的优势，早已成为目前数码　产品的理想电源＿Ｉ＿３］　随着人们节能环保和绿色经济　的呼声不断提高．锂离子电池未来将在汽车动力电　池和大型储能电池方面扮演着重要角色　因此．锂离　型号之一的１０　Ａｈ软包电芯　通过在电芯设计上使　用铝箔上涂覆导电胶．可以增加正极材料和导电剂　与集流体的粘结性．并可以降低正极材料和集流体　的接触内阻．从而减小电池内阻．提高电池综合性　能　另外．涂碳层可以在一定程度上对基体铝箔起到　保护作用．抑制电解液的腐蚀从而提高其使用寿命。　预计采用本方案设计和制造的磷酸铁锂电池组的使　用寿命可达１０年时间　子电池正向更高效、价廉、安全、环保的方向改进和　发展。目前的普遍看法是．发展大型锂离子电池，着　重考虑价格和安全性，因为ＬｉＦｅＰＯ　无毒、对环境友　好、原材料来源丰富，而且价格低廉、比能量高和热　稳定性好．是最理想的材料．将成为最具潜力的新一　代锂离子电池用正极材料　。但是因为ＬｉＦｅＰＯ　材　１　实验部分　１．１试剂与原料　料本身电子和离子电导率低．质量密度和振实密度　小等缺陷．造成其在电池制备过程中难点很多，主要　表现在Ｌ７＿９Ｊ：ｆ１１因其比表面积大，造成制浆时分散困　难，容易出现颗粒；（２）极片粘接性差，易掉料，且极　片容易吸水：ｆ３１导电性差，造成其容量发挥困难，倍　率性能差：ｆ４）密度小。造成电池体积容量差；（５）需　正极材料ＬｉＦｅＰＯ　ｆ台湾立凯１、负极材料（杉杉石　墨）、隔膜选用厚度为２０　ｍ的单层ＰＥ膜。电解液：　ＥＣ／ＤＭＣ／ＥＭＣ／ＶＣ／ＰＣ　ＬｉＰＦ６　１．３　ｍｏｌ・Ｌ～。Ｓｕｐｅｒ　Ｐ（瑞　士特密高）、ＫＳ．６　ｆ瑞士特密高），ＰＶＤＦ（法国阿克玛　ＨＳＶ９００１　普通铝箔选用广东佛山高科２０　ｐ．ｍ厚度　的铝箔ｆ标记为Ａ．Ｆｓ）。涂碳铝箔选３个厂家提供的　样品．这３个厂家样品分别标记为Ｂ—ｒｒｃ、Ｃ．Ｈｃ、Ｄ—Ｐｃ　主要参数如表１所示。　１．２实验与方法　要开发专门的电解液。改善其低温性能和导电性能。　这都直观问题都在一定程度上阻碍了ＬｉＦｅＰＯ　电池　的大规模应用．而要获得性能优良的ＬｉＦｅＰＯ　电池。　就要对其电池制备工艺展开深入研究，才可能有效　１．２．１正极浆料制作　先加一定量的ＰＶＤＦ．然后按比例加入ＮＭＰ不　停搅拌．ＰＶＤＦ溶解均匀后按比例加入Ｓｕｐｅｒ　Ｐ和　ＫＳ．６。搅拌３　ｈ．逐步加入ＬｉＦｅＰＯ　粉料，搅拌６　ｈ　后．抽真空２００目过筛。制得的浆料即可出料待用。　在１０　Ａｈ的电池中．磷酸铁锂正极片组成：质量比　ｍｕ　ＰｏＪ：ｍｐｖＤＦ粘结剂：ｍＳｌｌｐ盯Ｐ：ｍＫ￥－解决ＬｉＦｅＰＯ　电池的以上的缺陷，推进其商业化应　用。　本文针对磷酸铁锂材料的电导率低．加工性能　差．与基体的粘结性不佳．在涂布和加工以及循环的　过程中容易掉料的突出问题．提出采用涂碳铝箔作　为电池正极集流体来进行电池技术开发来解决上述　问题　研究对象选取目前储能和动力电池上的主流　６＝９０：４．５：４：１．５）。正极单面　面密度控制在１２０　ｍｇ・ｃｍ　。　表ｌ不同厂家所用铝箔的主要参数　Ｔａｂｌｅ　１　Ｍａｉｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｆｏｉｌ　ｆｒｏｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｒｏｖｉｄｅｒｓ　７７２　无机化学学报　第３０卷　１．２．２负极浆料制作　先加一定量的ＰＶＤＦ．然后按比例加入ＮＭＰ不　停搅拌．ＰＶＤＦ溶解均匀后按比例加入Ｓｕｐｅｒ　Ｐ．搅　拌３　ｈ．逐步加入负极粉料，搅拌７　ｈ后，抽真空２００　目过筛　制得的浆料即可出料待用　在ｌ０　Ａｈ的电池　中，负极极片组成：质量比ｍ石　：ｍｐｖＤＦ粘结剂：ｍｓ—Ｐ＝９４：　３：３。　１．２－３　电池制作与测试　将正极浆料涂覆在铝箔上．负极浆料涂覆在铜　箔上，边涂覆边烘干。涂布后．将正极片和负极片分　别进行碾压　然后进行分切．放入真空烘箱１００℃真　空烘烤４８　ｈ　真空干燥后的极片进行叠片．叠片后　极耳超声波点焊．铝塑膜包装　放人真空烘箱８０℃　真空烘烤４８　ｈ。然后注液、预充、化成和分容。１Ｃ＝　ｌ０　Ａ。　化成步骤如下：首先将电池在０．０２Ｃ倍率下进　行充电，充电时间为４　ｈ：再将电池在０．１Ｃ倍率下充　电电压至３．７　Ｖ．在３．７　Ｖ下恒压至电流小于０．５Ｃ　分容步骤如下：首先将电池在０．２Ｃ倍率下进行放　电，放电截止电压为２．０　ｖ：再将电池静止１０　ｍｉｎ：　再将电池在０．５Ｃ倍率下充电至３．７　Ｖ．在３．７　Ｖ下　恒压至电流０．０５Ｃ．再将电池静止１０　ｍｉｎ：最后将电　池在０．５Ｃ倍率下充电至电压３．６５　Ｖ．并在３．６５　ｖ　下恒压至０．０５Ｃ。　循环测试按照如下步骤：首先将电池放电至２．３　Ｖ．静置１０　ｍｉｎ：再将电池在１Ｃ倍率下充电至３．６５　Ｖ。在３．６５　Ｖ下恒压至０．０５Ｃ：在将电池在ｌＣ倍率　下放电至２－３　Ｖ：如此循环直至电芯循环容量为初始　容量的８０％．停止测试　倍率测试条件如下：首先将化成分容好后的电　芯在ｌＣ条件下进行充电至电压３．６５　ｖ．再恒压至　电流０．０５Ｃ，然后在不同倍率下进行放电（１Ｃ、２Ｃ、　３Ｃ、５Ｃ、７Ｃ、１０Ｃ、１５Ｃ、１９Ｃ），放电截止电压为２　Ｖ。　低温测试按照如下条件：首先将电芯进行０．５Ｃ　放电，０．５Ｃ充电，１／３Ｃ放电ｆ放电容量记录为Ａ）０．５Ｃ　充至满电。在一２０℃温度下将电芯搁置２３　ｈ后再以　１／３Ｃ放电（放电容量记录为Ｂ１。容量保持率：Ｂ／Ａ；自　放电测试按照如下条件：高温自放电测试条件：０．５Ｃ　放电，再０．５Ｃ充电，１Ｃ放电ｆ放电容量Ａ）０．５Ｃ充至　满电。烘箱中６０℃静止７　ｄ后以１Ｃ放电ｆ放电容量　Ｂ）、再以０．５Ｃ充电、１Ｃ放电ｆ放电容量Ｃ１。０．５Ｃ充至　半电。容量保持率：Ｂ／Ａ；容量恢复率：Ｃ／Ａ。②、常温　自放电测试条件：ｌＣ放电，再０．５Ｃ充电．１Ｃ放电（放　电容量Ａ）０．５Ｃ充至满电　常温下静止３０　ｄ后以１Ｃ　放电ｆ放电容量Ｂ）、再以０．５Ｃ充电、１Ｃ放电ｆ放电容　量Ｃ１，０．５Ｃ充至半电。容量保持率：Ｂ／Ａ：容量恢复　率：Ｃ／Ａ。　１．３测试仪器与表征　扫描电子显微镜ｆＳＥＭ１采用日本ＪＥＯＬ公司　ＪＳＭ．５６００ＬＶ型扫描电子显微镜．加速电压２０　ＫＶ　在本文中．除非特殊说明．一般采用在２５　ｃｃ＋１０　ｏＣ　下．以不同倍率的电流充电至４．０　Ｖ．然后恒压至　Ｏ．１Ｃ，搁置１０　ｍｉｎ．再以不同倍率的电流恒流放电至　２．０　Ｖ截止　充放电测试的设备采用的是深圳新威尔　电子有限公司生产的ＢＴＳ　５Ｖ２０Ａ电池检测设备和　ＢＴＳ．５Ｖ３００Ａ动力电池检测设备　２结果与讨论　从图１中不同放大倍数的ＳＥＭ图Ａ１和Ａ２可　以看出．Ｂ．Ｔｃ涂碳铝箔的碳涂层的碳颗粒大小分布　比较均匀．类球形碳颗粒直径大小大概在１００　１５０　ｎｍ左右．涂层碳种类可能为一种．从表１测得的数　据可知．Ｂ．Ｔｃ的双面涂层厚度为２　ｐ，ｍ．面密度为　５．５３８　ｍｇ・ｃｍ　．电阻为０．５　ｍｎ．ｃｍ－２．较单纯铝箔的　０．３　ｍＱ・ｃｍ之大一些：从图１中Ｂ１和Ｂ２可以看出．　Ｃ－Ｈｃ涂碳铝表面导电碳的粒径约为１００　ｎＩＩ１左右．　分布较为均匀，涂层碳种类可能为一种．厂家提供的　涂碳层双面厚度为１０　ｍ，面密度为５．７２　ｉｎｇ．ｃｍ２，　测得的电阻大小为１０．６　ｍ　．ｃｍ－２．在３种涂碳铝中　电阻率最大：从图１中Ｃ１和Ｃ２看出．Ｄ—Ｐｃ涂碳铝　表面导电碳明显有两种形貌碳。分布较为均匀．粒径　大的导电碳颗粒大小约为３～４　ｕｍ．粒径小的导电碳　颗粒大小为５０　７０　ｎｌＴｌ左右，面密度为４．２４４　ｍｇ．　ｃｍ　，测得的电阻大小为２３　ｍＱ．ｃｍ－２　从以上３个厂　家涂碳铝电阻的数据来看，Ｈｃ＞Ｐｃ＞Ｔｃ＞Ｆｓ．电阻的大　小主要与铝箔厚度，涂碳层厚度．涂碳层导电率及涂　炭层与铝箔接触有关　表２给出了采用不同厂家的铝箔制作电池的过　程参数。从表中可以看出在浆料固含量和粘度接近　的情况下。浆料对不同集流体的粘接力比较可以看　出，Ｂ—Ｔｃ＞Ｄ．Ｐｃ＞Ｃ．Ｈｃ＞Ａ．Ｆｓ，即涂炭铝箔粘接力要优　于普通未涂碳铝箔：从表２中不同极片的电阻数据　比较可以看出，Ｂ．Ｔｃ＞Ｄ．Ｐｅ＞Ｃ—Ｈｃ＞Ａ—Ｆｓ．即涂炭铝箔　能减小极片电阻．增强极片导电率．这有助于减小成　品电池的内阻，从而减少电池的发热并提高电池的　循环使用寿命　第４期　邓龙征等：涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究　表３使用不同集流体制作电池的测试数据平均值　Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｅｓｔｅｄ　ａｖｅｒａｇｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ　７７５　Ｒｅｍａｒｋｓ：Ａｂｏｖｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｖａｌｕｅ　ａｒｅ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｄａｔａ　ｏｆ　８　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．　高，均值电压分别为２．８１、２．６９和２．７４　Ｖ，说明涂碳　铝箔能够很好的降低电芯的内阻．减少电池的极化．　从而提升电芯的倍率性能　而未使用涂碳铝集流体　电芯的ＩＯＣ／１Ｃ放电容量保持率为９１．３５％．且电压　平台较低．均值电压为２．４５　Ｖ　使用涂碳铝箔用作正　极集流体所制作电芯的ＩＯＣ放电平台增加０．３～０．４　Ｖ。另外．使用３种涂碳铝箔电芯的倍率性能比较规　律为Ｂ—Ｔｃ＞Ｄ．Ｐｃ＞Ｃ．Ｈｃ．这和表２中电池极片内阻关　高而使得电化学反应过程进行速度加快．进而电池　放电平台有所增加。因此大倍率放电平台会出现拐　点。相对未使用涂碳铝的电芯，在１５ＣＤ下．使用涂　碳铝箔的电芯的放电容量提高约１５％　结合图２和　表３内容可以看出．使用Ｂ．Ｔｃ涂碳铝箔集流体所制　作的电芯在电压平台、容量保持率和倍率性能方面　最佳　４种电芯倍率放电能力大小顺序为Ｂ—Ｔｃ＞Ｄ—　Ｐｃ＞Ｃ．Ｈｃ＞Ａ—Ｆｓ。可见．使用涂碳铝箔作为电芯的集　流体能明显改善电池的倍率放电性能和减少极化的　产生。　４种正极铝箔集流体制作的１０　Ａｈ磷酸铁锂软　包电池的高温（６０℃搁置７　ｄ１和常温自放电数据分　别见表４和表５．从表中可以看出电芯经过高温和　常温搁置前后涂碳铝箔所制作电芯的内阻上升较　系的大小相对应　从３种使用涂碳铝箔电芯的倍率　放电图中可以看出．对于放电倍率为１５Ｃ的放电曲　线，发现在放电初期有较明显的极化．并出现拐点．　并且紧接着电压平台升高．而且放电比容量也增加　很多．这是由于在大倍率的放电时．由于电子一离子　传输的极化而导致电压平台偏低．但是大倍率放电　很容易导致电池发热．而使得离子扩散能力得到提　小．但是电芯的电压降相对于所用未涂碳铝箔所制　表３不同正极集流体制作磷酸铁锂电池的倍率放电数据　Ｔａｂｌｅ　３　Ｒａｔｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ　７７８　无机化学学报　第３０卷　［５】Ｐａｄｈｉ　Ａ　Ｋ，Ｎａｎｊｕｎｄａｓｗａｍｙ　Ｋ　Ｓ，Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ　Ｊ　Ｂ．　Ｅｌｅｃｔｒ－　ｏｃｈｅｍ　Ｓｏｃ．，１９９７，１４４（４）：１　１８８—１　１９４　［６】Ｗｈｉｔｔｉｎｇｈａｍ　Ｍ　Ｓ．Ｃｈｅｍ￣Ｒｅｖ．，２００４，１０４（１０）：４２７１－４３０１　【７］Ｙａｍａｄａ　Ａ，Ｈｏｓｏｙａ　Ｍ，Ｃｈｕｎｇ　Ｓ　Ｃ，ｅｔ　ａ１．　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅ，　２００３，１１９－１２１（１／２）：２３２—２３８　［８】Ｃｈｅｎ　Ｚ　Ｈ，Ｄａｈｎ　Ｊ　Ｒ．　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００２，１４９（９）：　Ａ１１８４一ｌ１８９　［９】Ｌｉ　Ｘｉａｎｇ－Ｙｕａｎ（￣祥元）．Ｔｈｅｓｉｓ　ｆｏｒ　ｅ　Ｍａｓｔｅｒａｔｅ　ｏｆ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆ中南大学硕士论文１．２００８．　［１０］Ｔａｋａｈａｓｈｉ　Ｍ，Ｔｏｂｉｓｈｉｍａ　Ｓ　Ｉ，Ｔａｋｅｉ　Ｋ，ｅｔ．Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｉｏｎｉｃｓ，　２Ｏ０２．１４８：２８３—２８９　［１　１］Ｇａｏ　Ｆ，Ｔａｎｇ　Ｚ　Ｙ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，２００８，５３（１５）：５０７１—５０７５　【１２］ＸＵ　Ｍｅｎｇ－Ｑｉｎｇ（许梦清），ＺＵＯ　Ｘｉａｏ—ｘｉ（左晓希），ＬＩ　Ｗｅｉ．　Ｓｈａｎ（李伟善），ｅｔ　ａ１．Ｃｈｉｎ．　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅ（电源技术），　２００６，３０（１）：１４－１７　［１３］Ｚｈａｎｇ　Ｓ　Ｓ，Ｘｕ　Ｋ，Ｊｏｗ　Ｔ　Ｒ．　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅｓ，２００６，１５９（Ｉ）：　７０２．７０７　【１４］Ｌｉａｎ　Ｘ　Ｚ，Ｍａ　Ｚ　Ｆ，Ｇｏｎｇ　Ｑ，ｅｔ　ａ１．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，　２００８，１０（５）：６９１—６９４　［１５］ＸＩＥ　Ｘｉａｏ—Ｈｕａ（谢晓华），ＣＨＥＮ　Ｌｉ—Ｂａｏ（陈立宝），ＸＩＥ　Ｊｉｎｇ—　Ｙｉｎｇ（￣晶莹）．Ｃｈｉｎ．　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅ（电源技术），２００７，３１　（７）：５７６－５７７　［１６］ＴＯＮＧ　Ｈｕｉ（童汇），ＨＵ　Ｇｕｏ—Ｈｕａ（ｉ￣国华），ＨＵ　Ｇｕｏ—Ｒｏｎｇ（ｉ￣　国荣），ｅｔ　ａ１．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（无机化学学报），２００６，　２２（１２）：２１５９—２１６４　［１７］Ｄｅｌａｃｏｕｒｔ　Ｃ，Ｗｕｒｍ　Ｃ，Ｌａｆｆｏｎｔ　Ｌ，ｅｔ　ａ１．Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔｔａｅ　Ｉｏｎｉｃｓ，　２００６，１７７（３—４）：３３３—３４１　［１８］ＺＨＡＮＧ　Ｑｉｕ—Ｍｉｎｇ（￣ｋＮ），ＱＩＡＯ　Ｙｕ．Ｑｉｎｇ（乔玉卿），ＺＨＡＯ　Ｍｉｎ—Ｓｈｏｕ（Ｎ￣），ｅｔ　ａ１．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．ｆ无机化学　学报），２０１２，２８（１）：６７—７３　［１９］Ｒａｖｅｔ　Ｎ，Ａｂｏｕｉｍｒａｎｅ　Ａ，Ａｒｍａｎｄ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ｎａｔｕｒｅ，２００３，２　（１　１）：７０２￣７０３　［２０］Ｚｈｕａｎｇ　Ｄ　Ｇ，Ｚｈａｏ　Ｘ　Ｂ，Ｘｉｅ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ａｃｔａ　Ｐｈｙｓｉｃｏ—Ｃｈｉｍｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，２００６，２２（７）：８４０—８４４　［２１］ＬＩＡＮＧ　Ｆｅｎｇ（￣风），ＤＡＩ　Ｙｏｎｇ－Ｎｉａｎ（￣永年），ＹＡＯ　Ｙａｏ—　Ｃｈｕｎ（Ｂ￣耀春）．Ｃｈｉｅｎｓｅ　Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（无机化学学报），　２０１０，２６（９）：１６７５—１６７９　［２２］Ｏｎｇ　Ｃ　Ｗ，Ｌｉｎ　Ｙ　Ｋ，Ｃｈｅｎ　Ｊ　Ｓ．Ｉ７＝Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００７，　１５４（６）：Ａ５２７－Ａ５３３　［２３］ＴＡＮＧ　Ｚｈｉ—Ｙｕａｎ（唐致远），ＧＡＯ　Ｆｅｉ（高飞）ＸＵＥ　Ｊｉａｎ．Ｊｕｎ（薛　建军）．Ｃｈｉｅｎｓｅ　Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（无机化学学报），２００７，２３（８）：　１４１５．１４２０　［２４］ＹＡＮＧ　Ｓｈｕ—Ｔｉｎｇ（￣书廷），ＬＩＵ　Ｙｕ—Ｘｉａ（刘玉霞），ＹＩＮ　Ｙａｈ．　Ｈｏｎｇ（尹艳红），ｅｔ　ａ１．Ｃｈｉｅｎｓｅ　Ｉｎｏｒｇ．　ｅ　（无机化学学　报），２００７，２３（７）：１　１６５—１　１６８　［２５］Ｄｏｍｉｎｋｏ　Ｒ，Ｇａｂｅｒｇｃｅｋ　Ｍ，Ｄｒｏｆｅｎｉｋ　Ｊ，ｅｔ　ａＪ．．Ｊ＝Ｐｏｗｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅｓ，　２００３，１１９／１２１：７７０．７７３