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锂离子电池具有循环性能好、能量密度大、电压平台高等优点,是当前国内外动力电池领域的研究热点。本文对高功率锂离子电池的电化学性能和安全性能进行了系统的研究,具有重要的理论意义和实用价值。论文通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、X射线衍射(XRD)、热重和差热联用(TG-DTA)等实验方法对LiCoO2、层状Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、尖晶石LiMn2O4和橄榄石LiFePO4正极材料电池的电化学性能和安全性能进行了系统的研究;首次考察了化成温度和化成充电电流对锂离子电池电化学性能的影响,分析了完全充放电态LiCoO2正极和石墨负极在氮气和空气气氛中的热稳定性,首次对层状Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、尖晶石LiMn2O4和橄榄石LiFePO4正极材料高功率电池的电化学特性和安全特性进行了重点研究和评估。研究结果表明化成温度和化成充电电流对锂离子电池电化学性能具有重要的影响,随着化成电池温度和充电电流的增加,电池高温循环性能明显变差,首次充放电库仑效率随着化成温度的升高降低;环境气氛和电极荷电态(SOC)对电极材料的热稳定性具有重要的影响,随着电极荷电态的增加,材料热稳定性明显下降;制备的18650 Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/石墨高功率电池显示了良好的电化学性能和安全性能,Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2材料的微观结构和高功率电池的EIS图谱随电池SOC的增加发生变化,放电倍率和温度对电池放电平台有明显的影响,电池工作温度对电池高倍率放电性能和循环性能具有重要的影响;18650尖晶石LiMn2O4/石墨高功率电池在存储过程中温度和SOC对电池不可逆容量损失影响显著,电池EIS图谱随SOC变化较小,电池显示了良好的倍率放电性能和安全性能,然而电池循环性能较差;制备的液态软包装碳包覆LiFePO4/石墨高功率电池显示了良好的倍率放电性能和高功率循环性能,LiFePO4电极中锂离子扩散系数随SOC的增加变化明显,电池在首次充电中负极表面固体电解质(SEI)膜的形成以及LiFePO4电极脱锂末期极化较大是电池库仑效率较低的主要原因。综合可得Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4正极材料高功率电池的电化学性能优于尖晶石LiMn2O4高功率电池,高功率电池在循环过程中LiMn2O4正极材料的结构稳定性明显较Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4正极材料差,在过充过程中电解液于Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2正极材料表面的反应活性大于在LiMn2O4和LiFePO4正极材料表面。