论文摘要
结构能源就是将系统中的电池部分与承力结构部分合为一体所形成的多功能结构,它在提供能源供应的同时满足相应的受力要求,从而达到结构承力与能源供应一体化的目的。异型聚合物锂离子电池是一种具有优异性能、可广泛应用于航空、航天等领域的结构能源。本论文以微型无人机(MAV)用异型聚合物锂离子电池为研究对象,通过对其成型工艺、封装工艺的系统研究,并通过设计正负极配比、叠片方式、选用高能量密度的二元正极材料、负极材料改性等方法,制备出满足MAV要求的异型聚合物锂离子电池样品。本论文首先研究了尺寸特定、形状复杂的异型聚合物锂离子的制备工艺。通过对温度、时间、压力等因素的研究,确定其正极较佳复合工艺为:温度140℃,压力2MPa,时间30S;负极较佳复合工艺为:温度150℃,压力2MPa,时间30S。为了使异型电池受热受力均匀,采用了液压软膜成型的方法制备电池,通过对不同厚度硅橡胶膜、复合温度、时间、压力等因素的研究,确定了电池首先预压成型,然后再复合成型的制备工艺。预压成型可使电池基本定型,并弥补了异型复合模具压力不均匀的问题。实验表明,预压成型与成型复合的工艺条件相同,均为:温度100℃,压力1MPa,时间5min。为满足电池的封装需要,设计并制备出电池的异型边封装模具,利用该模具可进行曲率较大的异型边的封装,所封装的异型电池气动外形保持良好,满足MAV的要求。实验表明,较佳封装工艺为:电压12V,时间20S。采用相同的原料,制备了异型电池和平板电池,电性能测试表明异型电池和平板电池具有相近的能量密度、循环效率和内阻,说明异型聚合物锂离子电池的制备工艺可行。为提高异型电池的能量密度,对电池正负极材料配比、叠片方式进行了研究,并采用了更高容量的二元正极材料制备出异型电池,其首次放电能量密度达到169wh/kg。采用硼氢化钠还原镀锡的方法制备出改性负极材料,综合考虑锡含量对可逆容量、循环效率的影响,确定其较佳锡含量为20%,改性后负极材料的可逆容量提高20%左右。
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标签：结构能源论文; 异型聚合物锂离子电池论文; 液压软膜成型论文; 热复合论文;