鉅大LARGE | 點擊量:1748次 | 2019年06月12日
鋰離子電池電解液功能添加劑的研究進展
鋰離子電池電解液及功能添加劑的研究已經(jīng)成為當今鋰離子電池研究的一個焦點。有機溶劑和電解質(zhì)的性能直接影響著鋰離子電池的工作性能。而其中鋰離子電池的安全性能越來越受到重視,尋求改善鋰離子電池安全性能的添加劑,已成為我們研究的一個首要任務。
目前,鋰離子電池電解液功能添加劑的研究主要集中在以下幾個方面:
提高SEI膜的穩(wěn)定性
碳負極形成SEI膜的質(zhì)量對提高鋰離子電池的循環(huán)壽命有重要的作用。選擇合適的添加劑,改善負極SEI膜的化學組成和界面性質(zhì),在電極和電解液之間形成穩(wěn)定的SEI膜是非常有必要的。
提高電解液的電導率
用電化學方法和譜學方法研究添加劑碳酸亞乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC),發(fā)現(xiàn)VC和FEC能夠提高電池的循環(huán)性能,尤其是提高電池在高溫時的循環(huán)性能,降低不可逆容量。其主要原因是VC可以在石墨表面發(fā)生聚合,生成聚烷基碳酸鋰膜,從而抑制溶劑和鹽陰離子的還原,因而在石墨負極表面形成SEI膜。
改善電池的安全性能
鋰離子電池自身存在著許多安全隱患,保護的方法有:機械電路切斷法、電子電路法、隔膜自熔閉合法等。這些方法在一定程度上提高了鋰離子電池的安全性。在電解液中加入添加劑,也是一種提高鋰離子電池安全性的簡單有效的方法。
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降低溶劑可燃性的添加劑
電解液中的溶劑之所以會發(fā)生燃燒,是因為其本身發(fā)生了鏈式反應,如果能找到抑制這些鏈式反應發(fā)生的添加劑,將能有效地提高鋰離子電池的安全性。
2
過充電添加劑
通過加入添加劑的方法來實現(xiàn)過充電保護,對簡化電池制造工藝、降低電池生產(chǎn)成本具有極其重要的意義。
目前,解決過充電問題的添加劑主要有兩種類型:
①氧化/還原對添加劑
②聚合單體添加劑。
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提高電解液電導率的添加劑
4
控制電解液中酸和水含量的添加劑
有機電解液中存在的水和酸(HF)可與電解液中的鋰鹽作用,形成氟化鋰等沉積在負極表面,對SEI膜的形成具有重要的作用;水和酸(HF)的含量過高,不僅會導致LiPF6的分解,而且會破壞SEI膜。
5
磺酸酯添加劑
針對LiMn2O4在鋰離子電池電解液中的不穩(wěn)定性,通常采用在電解液中加入穩(wěn)定添加劑來提高電池的熱穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。固體電解質(zhì)相間界面(SEI)膜在鋰離子電池中具有重要的意義,SEI膜的質(zhì)量對提高鋰離子電池的循環(huán)壽命有重要的作用。
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鋰鹽添加劑
雙草酸硼酸鋰(LiBOB)是一種新型的有機硼酸鹽。
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LiPF6穩(wěn)定劑
LiPF6是目前商品化鋰離子電池使用最多的鋰鹽。但LiPF6的熱穩(wěn)定性差,甚至在室溫下就可能發(fā)生如下分解反應:
氣態(tài)PF5具有較強的路易斯酸性,會與溶劑分子中氧原子上的孤電子對作用而使溶劑發(fā)生分解反應。LiPF6對水分非常敏感,遇痕量水即發(fā)生如下反應
HF會腐蝕正極材料,尤其是LiMn2O4。
結(jié)語
綜上所述,研究功能添加劑對改善電池的性能起著十分重要的作用,因為改善型新型添加劑的加入,可極大彌補了電解液與正負極材料配伍中存在的不足,在動力鋰電池性能追求更長續(xù)航更長壽命等特點,新型功能添加劑也是鋰電池材料研究的關(guān)鍵之一。