硬碳動力學(xué)特性對鈉離子電池低溫性能的影響及機制

編號：FTJS106732

篇名：硬碳動力學(xué)特性對鈉離子電池低溫性能的影響及機制

作者：徐雄文 莫英 周望 姚環(huán)東 洪娟 雷化 涂健 劉繼磊

關(guān)鍵詞： 鈉離子電池 硬碳 低溫性能 動力學(xué) N/P比

機構(gòu)： 湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司

摘要： 以磷酸焦磷酸鐵鈉(NFPP)為正極,硬碳(HC)為負極,制作了軟包鈉離子電池,研究了不同動力學(xué)性能的硬碳對鈉離子電池循環(huán)性能和低溫性能的影響。借助電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)、弛豫時間分析技術(shù)(DRT)以及恒電流間歇滴定技術(shù)(GITT)等分析手段對比研究了不同硬碳的電荷轉(zhuǎn)移阻抗、SEI阻抗以及擴散系數(shù)大小,得到了動力學(xué)性能趨勢:HC-A>HC-C>HC-B。結(jié)果表明,硬碳的動力學(xué)性能直接影響到鈉離子電池的循環(huán)性能和低溫放電性能。動力學(xué)性能最優(yōu)的生物質(zhì)硬碳HC-A不僅可以支持室溫下5C快速充電并且循環(huán)容量幾乎無衰減,還表現(xiàn)出良好的低溫性能,可以在0℃下0.5C充電和-10℃下0.2C充電并穩(wěn)定循環(huán),在-30℃下0.5C放電容量百分比達87.5%。動力學(xué)性能最差的樹脂基硬碳HC-B無法支持15℃下0.5 C循環(huán),且-30℃下0.5C放電容量百分比僅有83.7%。針對HC-B低溫性能差的問題,提高電池設(shè)計的N/P比可以顯著改善鈉離子電池的低溫性能,使得電池在-10℃下可以支持0.1C充電并穩(wěn)定循環(huán)100圈,容量保持率幾乎無變化。本工作對鈉離子電池的設(shè)計優(yōu)化和低溫性能改進具有重要的參考價值。