普鲁士蓝正极软包钠离子电池的滥用性能

doi:10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0686

摘要/Abstract

摘要：

以普鲁士蓝(PB)为正极，硬碳(HC)为负极，制作了软包PB/HC钠离子电池，研究了其滥用性能。该电池经过0 V过放电后，其充放电曲线和容量可完全恢复，并且内阻变化较小；即使经过-3.6 V的深度过放电，该电池仍可正常充放电。PB/HC电池还显示出优异的过充性能，经过20%、30%和40%过充后，电池的容量保持率分别可达97.9%、91.6%和88.6%，且20%过充电池的循环性能与未过充的电池相当。此外，PB/HC钠离子电池经过针刺、短路和加热实验后，不发生起火和爆炸，且经过短路实验后，电池没有出现显著的温升。以上结果表明，基于PB正极的钠离子电池显示出优异的耐滥用性能，在大规模储能中具有良好的应用前景。

关键词: 钠离子电池, 普鲁士蓝, 正极材料, 滥用性能, 安全电池

Abstract:

Pouch-type Na-ion batteries were fabricated using Prussian blue (PB) as cathode and hard carbon (HC) as an anode, and their abuse performance was analyzed. With modest changes in internal resistance, the discharge plot and discharge capacity of the battery was well recovered after overdischarge to 0 V. The battery could still charge and discharge normally after a profound overdischarge to -3.6 V. After overcharging by 20%, 30%, and 40%, the capacity could be recovered to 97.9%, 91.6%, and 88.6%, respectively, and the battery after a 20% overcharge step revealed comparable cycling performance with the battery without overcharge. The batteries passed nail piercing, short circuit, and heating tests without igniting or exploding, and there was no substantial temperature increase following the short circuit test. The findings showed that Na-ion batteries with a Prussian cathode had excellent abuse tolerance, indicating that they might be used for large-scale energy storage.

Key words: sodium-ion battery, Prussian blue, cathode material, abuse performance, safe battery

中图分类号:

TM 911

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参考文献 21

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样品	放电容量/mAh(0.2 C)		最低电压/V	内阻/mΩ
样品	初始	恢复	最低电压/V	初始	恢复
PB/HC	214.1	217.7	0	38.4	32.5
PB/HC	227.8	231.9	-3.6	29.5	55.3
LFP/G	204.3	0	-1.4	91.1	141.4

样品	Q/mAh(0.2 C)		恢复率	IR/mΩ
样品	初始	恢复	恢复率	初始	恢复
PB/HC-20%	217.0	212.4	97.9%	46.7	34.2
PB/HC-30%	206.5	189.3	91.6%	34.2	78.2
PB/HC-40%	225.5	199.8	88.6%	31.7	83.6

项目		OCV/V		IR/mΩ		起火	爆炸	最高温度/℃	是否通过检测
项目		测试前	测试后	测试前	测试后	起火	爆炸	最高温度/℃	是否通过检测
短路	电池1	3.51	2.46	74.1	912	否	否	58.1	是
短路	电池2	3.51	2.48	40.8	2517	否	否	78.8	是
针刺	电池1	3.50	3.47	48.7	123.9	否	否	—	是
针刺	电池2	3.51	3.43	44.1	130.8	否	否	—	是
加热	电池1	3.51	3.29	41.3	23920	否	否	—	是
加热	电池2	3.50	3.12	49.2	99170	否	否	—	是

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