第一篇：高速銑削淬硬模具鋼的工藝性和經(jīng)濟(jì)性研究

高速銑削淬硬模具鋼的工藝性和經(jīng)濟(jì)性研究

高速加工機(jī)床及其刀具技術(shù)的最新發(fā)展使得在模具和零件制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“以切代磨”成為可能，用超硬刀具高速切削淬硬模具鋼等難加工材料已得到越來越廣泛的應(yīng)用。由于模具或零件的高速切削加工可免除磨削或拋光等后續(xù)工序，因此精加工時(shí)如何保證工件最終表面質(zhì)量同時(shí)將加工成本控制在可接受范圍之內(nèi)是研究人員關(guān)注的重要問題。本文在調(diào)查的基礎(chǔ)上分析了用于高速銑削淬硬模具鋼的整體硬質(zhì)合金涂層立銑刀的切削性能和經(jīng)濟(jì)性，并給出了部分應(yīng)用實(shí)例。

1.引言

高速切削加工(high-speed cutting, HSC)是先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，其主要優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)加工的高效率和高品質(zhì)。近年來高速切削加工技術(shù)在世界主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家(如德、英、美、意、日等)發(fā)展迅猛，這些國家生產(chǎn)的高速切削加工機(jī)床及輔、配、軟、硬件幾乎每年都以一個(gè)新臺(tái)階的速度更新?lián)Q代，目前所能達(dá)到的性能指標(biāo)已是令人瞠目。Micron、Jobs、Haas、Fpt、Dmg等世界著名機(jī)床公司近年來大力發(fā)展的快速更換主軸頭技術(shù)使同一臺(tái)機(jī)床能適應(yīng)多種負(fù)載和速度要求(即所謂粗精加工同機(jī)“一次過”)，在工件的定位、安裝、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)可節(jié)約大量的非加工時(shí)間。

機(jī)床主軸的高速旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)給速度、加速度的相應(yīng)提高，一方面可直接縮短加工時(shí)間，另一方面還因高速切削具有激振頻率特別高、工作平穩(wěn)、振動(dòng)小的優(yōu)勢而有利于提高加工表面質(zhì)量，即高速切削加工可作為模具和結(jié)構(gòu)零件的最終加工，通過“以切代磨”或“以切代放電”來提高加工效率和加工質(zhì)量(即勿需進(jìn)行費(fèi)時(shí)低效的后續(xù)磨削工序、模具電極電火花加工)；工件還可先淬火后切削，直接將硬度高達(dá)65HRC的材料高速切削加工至最終尺寸。

高速切削加工的實(shí)現(xiàn)除需高速機(jī)床外還需配備適宜高速切削的刀具。根據(jù)2002年廣東省國際模具高速加工技術(shù)研討會(huì)上Micron、Jobs、肯納飛碩等公司的特邀報(bào)告，近年來德國SGS、日本三菱(神鋼)及住友、瑞士山特維克、美國肯納飛碩等國外著名刀具公司都先后推出了各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具，還有能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具，尤其是涂層刀具異軍突起，在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。

近年來我國(尤其華南地區(qū))制造業(yè)發(fā)展迅速，模具和汽車、摩托車制造業(yè)發(fā)達(dá)，擁有高速切削機(jī)床的企業(yè)不斷增多。然而，與高速切削機(jī)床和刀具技術(shù)的快速發(fā)展相比，這些企業(yè)在高速切削工藝、檢測及應(yīng)用軟件等方面的技術(shù)還比較落后，與硬件不能配套，致使不少廠家進(jìn)口的先進(jìn)設(shè)備根本沒有發(fā)揮其應(yīng)有作用。一方面，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)的高速機(jī)床卻一直只在幾千轉(zhuǎn)水平運(yùn)行，具有高速精加工的條件卻只用于粗加工和半精加工，可切削高硬材料的機(jī)床和刀具卻只用來切削普通材料；另一方面，因工件材料與刀具、工藝配伍不當(dāng)造成加工成本高昂甚至質(zhì)量事故也時(shí)有發(fā)生。為了推廣高速切削加工技術(shù)的發(fā)展，幫助企業(yè)合理應(yīng)用高速切削加工設(shè)備與技術(shù)，很有必要對高速切削加工的工藝性與經(jīng)濟(jì)性問題進(jìn)行深入探討。

2.常用可淬硬模具鋼及高速切削用立銑刀

2.1常用塑膠模具鋼和熱作鋼

市場上常見的模具淬硬鋼多用于制造塑膠模和鍛造、壓鑄型腔模，主要供應(yīng)商有瑞典一勝百(ASSAB)、香港龍記(LUNG KEE)、德國撒斯特(SAARSTAHIL)、日本大同(DAIDO)等公司。表1列出了部分塑膠模具鋼和熱作鋼的品名與性能。傳統(tǒng)的模具鋼加工方法是先銑削后淬硬再磨拋，而用高速切削加工則可粗銑后淬硬再精銑，甚至可實(shí)現(xiàn)粗精銑同機(jī)一次完成。

表1幾種常用塑膠模具鋼和熱作鋼

商品名――標(biāo)準(zhǔn)――特性與用途――表面硬度ASSAB S136；S316H――AISI 420ESR――防酸不銹蝕，耐磨性高，熱處理尺寸變化小；適合于PVC、PP、EP、PC、PMMA塑膠模具，高溫回火后可作高拋光度鏡面塑膠模――低溫回火HRC50～55，高溫回火HRC34～38SAARSTAHL(SSE)GS2344EFS；GS2344ESR――AISI H13――優(yōu)良的紅硬性、高溫沖擊強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱沖擊龜裂性，可作擠壓、壓鑄、熱鍛和高溫沖裁工具――180～300℃淬硬至HRC52LKM2311；LKM2312――AISI P20――硬度均勻，加工性能良好，芯部韌性好，可作高級(jí)預(yù)硬塑膠模――HRC53～36DAIDO NAK80――AISI P21 modified ESR――變形小，易研磨拋光，長期使用可維持高精度，可用作高硬度高鏡面模具――供貨時(shí)HRC37～41，可淬硬至約HRC60

2.2高速切削淬硬鋼常用立銑刀

本文主要討論用于高速切削的整體硬質(zhì)合金PVD涂層立銑刀(可切削硬化鋼的其它刀具如CBN和陶瓷刀具等不是本文研究重點(diǎn))。

(1)刀具涂層：能用于高速切削淬硬鋼的刀具涂層主要有(Ti,Al)N或(Ti,C)N，刀具基體為超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金。(2)銑刀主要形式：用于高速切削淬硬鋼的整體立銑刀主要形式有常規(guī)2刃和多刃球頭刀、長頸球頭刀、2刃錐面球頭刀、2刃帶圓弧頭平底刀、長頸帶圓弧頭平底刀、2刃直角平底刀和多刃直角平底刀等。

在我國市場上淬硬鋼常用立銑刀的主要供應(yīng)商有：日本神鋼(KOBELCO)、日本三菱(MITSUBUSHI)，日本UNIMAX、日本日立(HITACHI)、日本住友(SUMITOMO ELECTRIC)、德國SGS、美國肯那飛碩(KENNAMITAL)以及韓國和以色列的涂層刀具廠商，國內(nèi)企業(yè)也推出了正在開發(fā)試用的產(chǎn)品。

3.加工淬硬鋼用高速立銑刀的工藝性

本文以三菱公司幾款(Ti,Al)N超硬涂層整體硬質(zhì)合金精加工立銑刀為例，介紹高速立銑刀的切削性能和工藝參數(shù)。對這些刀具均推薦采用干切削(空氣冷卻)和順銑工藝。

①直徑0.2～6mm 2刃直角平底立銑刀：常用于切溝槽。工件硬度小于HRC45時(shí)，軸向切深不大于0.1D(刀徑D小于2mm)～0.2D(D大于2mm)；工件硬度大于HRC45時(shí)，對應(yīng)于刀徑D小于0.5mm、小于2mm和2mm以上，軸向切深分別不大于0.02D、0.05D和0.1D。②直徑1～6mm 4刃直角平底立銑刀：常用于側(cè)面精加工。工件硬度小于HRC45時(shí)，軸向切深不大于1.5D，徑向切深不大于0.1D(刀徑D小于3mm)～0.2D(刀徑D大于4mm)；工件硬度大于HRC45時(shí)，軸向切深不大于刀徑D，徑向切深不大于0.05D。③R0.1～3mm 2刃球頭立銑刀：常用于曲面精加工。軸向切深不大于0.1R，徑向切深0.2～0.4R。

高速加工時(shí)，上述刀具的切削速度和進(jìn)給速度隨工件硬度和刀徑不同而變化：隨著工件硬度增大，刀具的轉(zhuǎn)速尤其是進(jìn)給速度降低；隨著刀徑增大，刀具的轉(zhuǎn)速降低但線速度相對較高，進(jìn)給速度也相應(yīng)增大(參見表2)。

表2推薦切削條件

2刃球頭立銑刀：工件硬度＜45HRC時(shí)：R1-R2-R3：轉(zhuǎn)速(r/min)：35000-25000-20000；進(jìn)給量(mm/min)：1200-1800-2200工件硬度45～55HRC時(shí)：R1-R2-R3：轉(zhuǎn)速(r/min)：25000-17000-13000；進(jìn)給量(mm/min)：800-900-10002刃直角平底立銑刀：工件硬度＜45HRC時(shí)：直徑0.5mm-2mm-6mm：轉(zhuǎn)速(r/min)：40000-10000-3500；進(jìn)給量(mm/min)：240-400-400工件硬度45～55HRC時(shí)：直徑0.5mm-2mm-6mm：轉(zhuǎn)速(r/min)：30000-8000-2700；進(jìn)給量(mm/min)：120-120-1204刃直角平底立銑刀:工件硬度＜45HRC時(shí)：直徑1mm-3mm-6mm：轉(zhuǎn)速(r/min)：12000-5300-3200；進(jìn)給量(mm/min)：100-200-360工件硬度45～55HRC時(shí)：直徑1mm-3mm-6mm：轉(zhuǎn)速(r/min)：8900-3200-2000；進(jìn)給量(mm/min)：45-85-150

4.淬硬鋼高速銑削的經(jīng)濟(jì)性

目前不同廠商生產(chǎn)的(Ti,Al)N涂層硬質(zhì)合金立銑刀其切削性能有較大差異，市場價(jià)格也有很大不同(與其它涂層刀具相比，其價(jià)格都比較貴)。直徑2mm以下的小直徑立銑刀售價(jià)為100～400元/支，直徑4～φ8mm立銑刀售價(jià)約為200～700元/支。通常隨著刀具直徑的增大，銑刀價(jià)格也升高(銑刀最大直徑可達(dá)20mm)。

刀徑較大的(Ti,Al)N涂層硬質(zhì)合金立銑刀高速加工淬硬材料時(shí)其強(qiáng)度基本可滿足要求，但用小直徑刀具高速加工窄槽時(shí)銑刀則易斷易損。由于(Ti,Al)N涂層硬質(zhì)合金立銑刀磨損后一般不能進(jìn)行重磨，因此刀具成本較高；在用于某些模具加工時(shí)，刀具成本甚至占到模具總制造成本的12%左右。

用高速銑削法加工模具可能帶來的優(yōu)點(diǎn)有：節(jié)省加工時(shí)間，減少加工工序，提高生產(chǎn)率，降低加工成本，改善加工質(zhì)量。

據(jù)分析，用傳統(tǒng)方法加工型腔模具的成本分布大致為：粗加工占12%，半精加工和精加工各占25%，后續(xù)手工修磨占16%，調(diào)試占22%。而采用高速銑削法，可大大提高精加工效率，取消或者減少后續(xù)手工修磨工序；如果采用粗精加工同機(jī)“一次過”工藝，甚至粗加工和半精加工時(shí)間也可大大縮短(比電火花加工快得多)。

加工實(shí)例：

①用Mikron(米克朗)公司HSM400加工中心采用“粗、精加工一次過工藝”加工修枝剪鍛模(HRC52)，總耗時(shí)194分鐘(型腔內(nèi)外粗銑66分鐘，球頭刀型腔內(nèi)外半精銑10分鐘，球頭和平底刀30000r/min高速精銑94分鐘，后續(xù)修整24分鐘)，最終加工表面粗糙度Ra0.5μm。②HSM400加工中心采用“粗、精加工一次過工藝”加工注塑模(HRC54)，總加工時(shí)間為468分鐘。粗加工采用4～6刃粗銑刀(直徑2～8mm)，轉(zhuǎn)速20000～8000r/min，進(jìn)給速度1500～2600mm/min；半精銑和精銑用2刃球頭刀(直徑0.8～1.5mm)，轉(zhuǎn)速36000r/min，進(jìn)給速度1000～1600mm/min。③表3給出的是MMC(三菱)KOBELCO(神鋼)的小直徑超硬涂層立銑刀使用實(shí)例。

表3 MITSUBISHI MSTAR小直徑超硬涂層立銑刀使用實(shí)例刀具――工件――工藝特性――切削條件――加工效果2刃球頭刀(R1.5mm)――熱鍛模，材料SKD61(HRC47)――切深0.05～0.1mm的半精加工、精加工――切速：94m/min，進(jìn)給：0.1mm/tooth，回轉(zhuǎn)速度：10000r/min，進(jìn)給速度：2000mm/min，干切削――每把刀具的壽命從原先可切200m增至近600m4刃直角立銑刀(直徑6mm)――塑料模，S55C――模具型腔側(cè)面精加工，切深0.6×6mm――切速：50m/min，進(jìn)給：0.04mm/tooth，回轉(zhuǎn)速度：2650r/min，進(jìn)給速度：212mm/min，干切削――加工50m后，后刀面磨損高度從原先的0.25mm減小到0.15mm

5.結(jié)語

迅速發(fā)展的高速切削加工機(jī)床和刀具技術(shù)使淬硬模具的“粗、精加工同機(jī)一次過”工藝的應(yīng)用成為可能，切削加工可作為淬硬模具和結(jié)構(gòu)零件的最終加工，實(shí)現(xiàn)“以切代磨拋”或“以切代放電”。因此應(yīng)用高速銑削加工模具可能帶來節(jié)省加工時(shí)間、減少加工工序、提高生產(chǎn)率、降低加工成本、改善加工質(zhì)量等諸多好處。

目前可用于高速加工淬硬模具鋼的立銑刀主要是超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金(Ti,Al)N涂層立銑刀。由于這類刀具價(jià)格比較高，而且因其不可重磨、性脆和使用中對受熱均勻的要求較高等，其加工工藝與經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性尚需深入探討研究，以充分發(fā)揮高速銑削的優(yōu)勢。同時(shí)，各企業(yè)也應(yīng)根據(jù)自身具體情況制定適宜的高速加工技術(shù)應(yīng)用策略。

第二篇：鋰離子電池論文：磷酸亞鐵鋰-硬碳鋰離子電池的工藝及電化學(xué)性能研究

鋰離子電池論文：磷酸亞鐵鋰/硬碳鋰離子電池的工藝及電化學(xué)性能研究

【中文摘要】自從鋰離子電池被成功研制并商業(yè)化以來,鋰離子電池以其循環(huán)壽命長、工作電壓高、安全性好、無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)越來越受到人們的青睞和重視。然而,鋰離子電池電化學(xué)性能的好壞與其所使用的正負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、電解液、隔膜等有著密切的關(guān)系。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)因其具有原料豐富、比容量高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性好等優(yōu)點(diǎn)成為了一種比較有潛力的鋰離子電池正極材料。同時(shí),可以作為鋰離子電池負(fù)極材料的硬碳(hard carbon, HC),由于其無規(guī)則的排序具有較高的容量、優(yōu)良的循環(huán)性能和較低的造價(jià)等特性,使得人們對其產(chǎn)生了極大的興趣。本文將LiFePO4與硬碳組合成LiFePO4/HC電池,從正極材料所用的導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑等工藝方面對LiFePO4/Li半電池及LiFePO4/HC全電池的電化學(xué)性能影響進(jìn)行研究,并將LiFePO4/HC電池和LiFePO4/石墨(AGP-3)電池的電化學(xué)性能進(jìn)行比較,得出如下結(jié)論：1.對于LiFePO4/Li半電池,使用Super P Li做導(dǎo)電劑時(shí),電池的電阻相對更小,在0.2 C和1 C的放電倍率下,電池的放電平臺(tái)都比使用乙炔黑做導(dǎo)電劑時(shí)更為平穩(wěn),且比容量更大。在1 C放電倍率下經(jīng)過150個(gè)循環(huán)后,電池容量的保持率要相對更穩(wěn)定。循環(huán)伏安測試表明所使用的LiFePO4材料本身的循環(huán)可逆性較好,這與LiFePO4顆粒間存在的碳納米管提高了其導(dǎo)電性可能有很大的關(guān)系。2.對于LiFePO4/HC全電池,同樣我們得出使用Super P Li

做導(dǎo)電劑時(shí),電池的電阻相對更小且比容量更大。倍率性能測試顯示,使用Super P Li做導(dǎo)電劑時(shí)電池的倍率性能更加優(yōu)越,但是,可能由于所使用的粘結(jié)劑PVDF粘結(jié)性能不夠好,使得電池在10 C的放電倍率下比容量很低。同時(shí),與LiFePO4/Li半電池相比,全電池的電阻值要小,放電曲線沒有出現(xiàn)平臺(tái)且在1 C放電倍率下循環(huán)150次后電池的容量保持率要高。3.使用水性粘結(jié)劑SBR和油性粘結(jié)劑PVDF制得LiFePO4極片,將其與金屬鋰片組合成LiFePO4/Li電池。在0.2 C的放電倍率下,使用兩種粘結(jié)劑體系電池的放電平臺(tái)(約3.38 V)都較為平穩(wěn),放電比容量基本相等,其中水性粘結(jié)劑SBR體系其比容量稍低一些,當(dāng)電池放電倍率為1 C時(shí),使用水性粘結(jié)劑SBR時(shí),電池的首次和第2次放電比容量都比使用油性粘結(jié)劑PVDF時(shí)要高。從交流阻抗和循環(huán)壽命測試我們得知,使用水性粘結(jié)劑時(shí)電池的阻抗值更小,其Rct值為89.68Ω,在1 C的放電倍率下,經(jīng)過150個(gè)循環(huán)后,電池容量的保持率要相對更穩(wěn)定,其保持率為65%。4.使用兩種粘結(jié)劑后,LiFePO4/HC電池在0.2 C的放電倍率下,油性粘結(jié)劑體系的LiFePO4/HC電池的首次放電比容量要高于水性粘結(jié)劑體系,但隨著循環(huán)的進(jìn)行油性粘結(jié)劑體系的放電比容量會(huì)呈下降趨勢,而水性粘結(jié)劑體系則會(huì)呈現(xiàn)一定的上升趨勢。當(dāng)電池在1 C的放電倍率下進(jìn)行放電時(shí),與半電池測試結(jié)果相同,水性粘結(jié)劑體系電池的放電比容量要高于油性粘結(jié)劑體系且容量保持率要好,保持率為97.9%。倍率性能測試顯示,水性粘結(jié)劑體系電池的大倍率性能要好于油性粘結(jié)劑體系。此外,使用水性粘結(jié)劑時(shí)電池的阻抗值更小,其Rct值為5.08Ω,且無

論哪種粘結(jié)劑全電池的阻抗值都要比半電池小。5.使用硬碳做負(fù)極時(shí)電池的倍率性能要好,電池在1 C的充放電倍率下進(jìn)行充放電時(shí),LiFePO4/AGP-3和LiFePO4/HC電池的放電比容量值分別為0.2 C倍率下的84.3%和91.0%,在1 C和2 C的放電倍率下,LiFePO4/AGP-3電池的放電比容量要稍高于LiFePO4/HC電池,但是當(dāng)電池的放電倍率為5 C和10 C時(shí),LiFePO4/HC電池的放電比容量值卻要高于LiFePO4/AGP-3電池。6.電池使用硬碳和石墨材料做負(fù)極時(shí)阻抗值相差不大,LiFePO4/HC電池的Rct值稍小一些。1 C的放電倍率下,LiFePO4/HC電池的循環(huán)壽命要比LiFePO4/AGP-3電池長。此外,與正負(fù)極材料的半電池相比,在10 C的放電倍率下,LiFePO4/HC全電池的循環(huán)壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于半電池,經(jīng)過2450個(gè)循環(huán)后電池的放電比容量才降為首次的60%。

【英文摘要】Since lithium ion batteries have been successfully investigated and commercialized, they attract people’s attention for their properties such as long cycling life, high voltage, security, no memory effort.However, the electrochemical performance of lithium ion battery is affinitive with its cathode and anode materials, conductive agent, binder, electrolyte, separator et al.Lithium iron phosphate(LiFePO4)has been considered as a promising lithium ion battery because of its rich raw materials, high capacity, stable structure, safety et al.As well, hard carbon(HC)with

an inordinance structure which can be used for an anode material of lithium ion battery has been attracted people’s interest for its high capacity, excellent cycling performance and low cost et al.In this thesis, we have developed a lithium ion battery-LiFePO4/HC using LiFePO4 as cathode and hard carbon as anode to study the conductive agent and binder influence of the electrochemical properties of LiFePO4/Li half cell and LiFePO4/HC full cell.In addition, we compared the electrochemical performance of LiFePO4/HC battery and LiFePO4/graphite(AGP-3).Through the experiments, we got the following conclusions:1.For LiFePO4/Li half cell, using Super P Li as conductive agent, the resistance of battery was smaller.At 0.2 C or 1 C rate, the discharge voltage plateau of the cell using Super P Li as the conductive agent was more stable than that of using acetylene black.After 150 cycles at 1 C rate, the capacity retention of the cell using Super P Li as conductive agent was higher.Cyclic voltammetry indicated that the LiFePO4 material has a good cyclic reversibility, which may be caused by the good conductivity results from the carbon fibers among LiFePO4 particles.2.For LiFePO4/HC full cell, we also got the conclusion that using Super P Li as conductive agent, the resistance of the cell was smaller and the capacity

of it was higher.Rate performance test has shown that the cell using Super P Li as conductive had better rate performance, however, the discharge capacity of the cell was small at 10 C rate neither using Super P Li or acetylene black as conductive agent, which maybe due to the the unsatisfactory bond performance of the PVDF binder.Comparing with the LiFePO4/Li half cell, the resistance of the full cell was smaller and the capacity retention was higher after 150 cycles at 1 C rate.3.We have used a water binder(SBR)and an oiliness binder(PVDF)to make LiFePO4 cathode electrode, and assembled with lithium metal composing to LiFePO4Li lithium ion battery.Both of the water-based binder system and the oil-based binder system, the discharge voltage plateau(about 3.38 V)of the cell were stable and the discharge capacity were almostly the same at 0.2 C discharge rate, however, the water-based binder system was a little lower.While at the discharge rate of 1 C, in the water-based binder system, the first and second discharge capacity of the cell was higher than that of the oil-based binder system.From the results of the EIS and cycle life tests demonstrated that the cell with water-based binder system had a smaller resistance with Rct equates to 89.68Ωand had better capacity retention which was 65% after 150 cycles at 1 C

discharge rate.4.We had used two binders to assemble LiFePO4/HC full batteries, the initial discharge capacity of the cell with oil-based binder system was higher than the water-based binder system in the charge-discharge process at 0.2 C rate.However, as cycles proceed, the discharge capacity of the cell with oil-based binder system was decreased, while, the discharge capacity of the cell with water-based binder system had a little increased.As the same as the results of LiFePO4/Li half cell tests, the discharge capacity of the cell with water-based binder system was higher than the cell with oil-based binder system, and its capacity retention was higher which was 97.9%.Rate performance test indicated that the cell with water-based binder system had a better rate performance.In addition, the water-based binder system had smaller resistance whose Rct was 5.08Ω, however, whatever the binder we used, the resistance of the LiFePO4/HC full cell was smaller than the LiFePO4/Li half cell.5 The rate performance of the cell using hard carbon as anode was better.When the cells charge-discharge cycling at 1 C rate, the initial discharge capacity of the LiFePO4/AGP-3 and LiFePO4/HC was 84.3% and 91.0% of the discharge capacity at 0.2 C rate.The discharge capacity of LiFePO4/AGP-3 cell was a little higher than

LiFePO4/HC cell at 1 C rate or 2 C rate, however, on the contrary, the discharge capacity of LiFePO4/HC was higher when charge-discharged at 5 C or 10 C rate.6.The resistance was almost the same when using hard carbon or graphite as anode, and the resistance of LiFePO4/HC was a little lower.The cycle life of LiFePO4/HC cell was longer than that of LiFePO4/HC cell, besides, the cycle life of the LiFePO4/HC full cell was longer than the LiFePO4/Li and HC/Li half cell, with its discharge capacity retention of 60% after 2450 cycles at 10 C rate.【關(guān)鍵詞】鋰離子電池 磷酸亞鐵鋰 硬碳 導(dǎo)電劑 粘結(jié)劑 【英文關(guān)鍵詞】lithium ion battery lithium iron phosphate hard carbon conductive agent binder 【目錄】磷酸亞鐵鋰/硬碳鋰離子電池的工藝及電化學(xué)性能研究摘要3-511-3911-12

ABSTRACT5-7

第1章 緒論1.1 引言111.2 鋰離子電池的發(fā)展歷程

1.4 1.3 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)與工作原理12-14鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展14-32極材料的選擇要求15-17料19-22材料23-32

14-15

1.4.1 鋰離子電池正

1.4.2 鈷系正極材料

1.4.4 錳系正極材1.4.6 鐵系正極1.4.3 鎳系正極材料17-191.4.5 釩系正極材料22-23

1.5 鋰離子電池負(fù)極極材料的研究進(jìn)展

32-3534-351.5.1 碳材料32-341.5.2 金屬氧化物

1.7 1.6 鋰離子電池導(dǎo)電劑的研究進(jìn)展35-36鋰離子電池粘結(jié)劑的研究進(jìn)展36-37目的和內(nèi)容37-38

1.8 本論文的主要研究

第2

1.9 本論文的創(chuàng)新之處38-39

2.1 實(shí)驗(yàn)試劑章 實(shí)驗(yàn)試劑與方法及原理39-4839-40組裝40-42備4142-442.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器40

2.3 電極的制備及電池的2.3.2 負(fù)極的制

2.3.1 正極的制備40-412.3.3 電池的組裝41-422.4.1 掃描電子顯微鏡分析

2.4 物理性能表征42-43

2.4.2 透射

2.4.4 粒2.5.1 恒流

2.5.3 電子顯微鏡分析43徑分析43-44

2.4.3 X射線衍射測試432.5 電化學(xué)性能測試

44-48充放電池測試44-46交流阻抗測試47-48

2.5.2 循環(huán)伏安測試46-47第3章 導(dǎo)電劑對LiFePO_4/Li及

3.1 引言483.2.1 負(fù)極極片的制備LiFePO_4/HC電池性能的影響48-61極片的制備及電池的組裝48-494849

3.2 3.2.2 正極極片的制備48-493.3 LiFePO_4材料的表征49-51

3.2.3 電池的組裝3.3.1 掃描電子顯

3.3.3 3.4.1 不同

3.4.2 微鏡分析49-50XRD測試50-51

3.3.2 透射電子顯微鏡分析503.4 電化學(xué)性能測試51-59導(dǎo)電劑對LiFePO_4/Li半電池電化學(xué)性能的影響51-56不同導(dǎo)電劑對LiFePO_4/HC全電池電化學(xué)性能的影響56-593.5 本章小結(jié)59-61

第4章 粘結(jié)劑對

LiFePO_4/Li及LiFePO_4/HC電池性能的影響61-74614.2 極片的制備及電池的組裝

61-62

4.1 引言4.2.1 負(fù)極極4.2.3 電池片的制備61-62的組裝6263-72

4.2.2 正極極片的制備624.3 材料的表征62-634.4 電化學(xué)性能測試4.4.1 不同粘結(jié)劑對LiFePO_4/Li半電池電化學(xué)性能

4.4.2 不同粘結(jié)劑對LiFePO_4/HC全電池電化

4.5 本章小結(jié)

72-74

第5章 的影響63-68學(xué)性能的影響68-72LiFePO_4/HC及LiFePO_4/AGP-3電池的電化學(xué)性能研究74-8574-765.1 引言74

5.2 材料的表征

74-75

5.2.2 透射5.3 電化學(xué)5.3.2 循環(huán)5.3.4 倍5.4 本5.2.1 掃描電子顯微鏡分析電子顯微鏡分析75-76性能測試76-83伏安測試79-80率性能測試81-82章小結(jié)83-8585-8688-100

5.2.3 粒徑分析76

76-79

5.3.1 充放電測試

5.3.3 交流阻抗測試80-815.3.5 循環(huán)壽命測試82-83第6章 結(jié)論與展望

85-87

6.1 結(jié)論參考文獻(xiàn)6.2 展望86-87致謝87-88

攻讀學(xué)位期間的研究成果