微孔铝集流体的制备及其对LiFePO<,4>正极性能的影响

• 作 者: 盖军辉
• 机 构: 北京科技大学
• 出 处: 北京科技大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 锂离子电池 微孔铝集流体改性 通断电源 磷酸亚铁锂 铝电解电容器 隧道孔控制 电池性能

本文将铝电解电容器隧道孔控制技术应用在锂离子电池集流体的改性研究上，使用纯度高于99.9％，立方织构大于95％的铝箔，制备出具有特定深度和孔径的微孔铝箔集流体。　　
根据隧道孔的生长动力学规律，利用间断通电过程中，通过控制通电的时间间隔，实现了对隧道孔长度的控制。使用通断电源对铝箔发孔时的库仑量、通断电源的通电时间、扩孔时的扩孔时间进行控制，在铝箔上获得不同深度和孔径的隧道孔。通过对不同微孔铝箔集流体组装模拟电池循环性能的测试，获得改性铝集流体的隧道孔的规格为孔径5μm，隧道孔长度10-12μm；所采用的最佳工艺条件是：发孔库仑量采用10C/cm2，电流密度采用100mA/cm2，通断次数为50次，每次通电时间为2s。　　
采用LiFePO4为活性物质，乙炔黑为导电剂，PVDF(聚偏氟乙烯)为粘接剂。通过对电极片制备的研究，得到电极片的最佳制备工艺为：活性物质、导电剂与粘接剂的比例为90：5：5，采用4小时球磨的方式进行混粉，预压力为15MPa。　　
通过与光箔集流体的对比测试显示，微孔铝箔集流体可以显著的改善高倍率下的LiFePO4的充放电性能，在10倍率下循环80次仍然可以保持90％以上的容量保持率。　　
SEM、交流阻抗和充放电曲线的分析证明：微孔铝箔集流体可以显著的改善集流体与LiFePO4的接触效果，为LiFePO4提供更快的Li+和电荷的传递通道，提高电极片的导电性能，减小极化作用，提高LiFePO4正极的性能。