锂离子电池充放电过程的研究

本论文主要涉及锂离子电池的安全性影响因素、测试数据库的构建以及充放电过程性能研究三个方面的内容。 安全性是锂离子电池，特别是锂离子动力电池所关心的焦点问题。本文通过研究锂离子电池正负极活性材料、电解液、制造工艺、使用环境等对锂离子电池安全性的影响，从而达到从材料选择，电池设计和制造等方面减小锂离子电池的安全隐患的目的。 锂离子电池性能数据库是锂离子电池检测系统和控制系统的基础。本文通过研究锂离子电池的电压、电流和锂离子电池容量的关系；充放电制度与电池寿命的关系；充电制度与电池温度分布的关系；使用温度与电池寿命的关系初步研究了锂离子电池性能数据库的结构。 大电流放电是锂离子电池的弱点之一，本文通过对锂离子电池在不同倍率和不同温度下的放电性能进行研究发现：电池在高倍率放电的条件下出现了与通常条件不同的情况；通过交流阻抗测试发现：锂离子电池在不同温度下的阻抗值相差较大；红外成像系统的仿真研究发现：在大电流放电条件下锂离子电池内部温度有较大的差别，靠近极耳处电流密度较大，温度升高较快，电化学反应速度较快，该部分的放电深度较大，该部分发生失效的几率较大；通过X射线衍射对负极不同部位的检测证实了：锂离子电池在大电流放电的条件下，靠近极耳的部分的LiC24/LiC12的比值大于远离极耳处的值。从而得出：电池和电池组的平衡性设计对于大型锂离子电池（组）是非常重要的。