资源预览内容
第1页 / 共7页
第2页 / 共7页
第3页 / 共7页
第4页 / 共7页
第5页 / 共7页
第6页 / 共7页
第7页 / 共7页
亲,该文档总共7页全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述
电解液的哪些方面会影响电池寿命1、电解液量,电解液量过多或过少对电池循环都不利。对不同电解液量梯度的电池平行进行常温循环性能测试。以1C恒流恒压充电至,截止电流为,静置 5分钟;然后1C恒流放电至,静置 5分钟;再转入充电过程,如此循环350次。循环测试结果可见,电解液量为时,电池的循环性能特别差,222次降到初始容量的80%这是因为电解液量较少,电池内阻大,循环测 试过程,电池的发热量越来越大,加速电池局部电解液的分解或挥发, 是电池循环性能的恶化速度逐渐加快。电解液量为、时,电池的循环性能相对较好,350次循环后,容量保持了依然大于 85%但是从100 次循环后,电解液量的电池的循环性能逐渐差于其它两个电解液量梯度 的电池,说明此电解液量在长期循环过程中也略显不足。电解液量为的电池在前250次循环的容量保持率最高, 但从160次循环起,容量衰减 速度明显加快,在第285次循环后,容量保持率低于电解液量的电池。 测试完毕发现此电池厚度膨胀比电解液量的电池明显,说明此电池是因为电解液过多导致电芯的副反应也相对增加,产气量较多,导致电芯的循环性能下降。由此可见电解液量对电池的循环性能影响非常明显,电解液过少或过多,都不利于电池的循环性能。电解液的组成影响SEI膜性质。(SEI膜是碳负极与电解液相互作用的 结果,即在碳负极表明形成的钝化膜)电解液的组成影响SEI膜生成的质量的高低。1) 用于锂电池的锂盐电解质有:LiAsF6, LiPF6, LiBF4, LiCI04,LiAICI4 丄iCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiPF6-n(CmF2m+1)n,LiBOB(二草酸合硼酸锂),LiPF3(CF3)3等,其中LiClO4的阴离子 氧化性太强,安全性差,不宜用于生产,LiAsF6的导电性及对碳负性的电化学性能最好,但环境污染严重;LiPF6的离子导电率高,但热稳定性差,60 80摄氏度附近便有少量分解成为LiF,而且PF6的室温电化学性能也不太理想;LiBF4的化学及热稳定性不好,电导率也不高;LiPF6-n(CmF2m+1)n、LiBOB配成的电解液热稳定性高, 电池循环性能好,但这些锂盐因阴离子基团较大,导致电解液粘度 增加,导电率不同程度下降。LiCF3SO3的热稳定性好,但其导电性 差,且对电极有腐蚀作用。总之,各电解质都有其优、缺点,因而 在实际使用中,应结合实际需要,考虑其综合性能,选择合适的电 解质。2) 电解液的溶剂溶剂是电解液的主体成分,溶剂的许多性能参数与电解液的性能优 劣密切相关,如溶剂的粘度,介电常数,熔点,沸点,闪燃点以及氧化还原电位等因素对电池的使用温度范围,电解质溶解度,电极 的电化学性能和电池的安全性能都有重要影响。用于锂离子电池的 溶剂种类很多,包括酯类、醚类、砜类及其它有机溶剂和一些无机 溶剂等,但没有一种溶剂可同时满足优良电解液的多种基本要求, 因而在实际中,常使用混合溶剂体系以克服单一溶剂理化性能的不 足,扬长避短,这是实现锂离子电池低内阻、长寿命和安全性的重 要保证。3)加入一些添加剂可以提高电池寿命例如:在酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯(各体积比为 1: 1:1 )电 解液中加入提交比为2%的添加剂氟代碳酸乙烯酯,用循环伏安法、扫 描电镜、能力散射光谱、电化学阻抗谱等方法,研究了氟代碳酸乙烯酯 对锂离子电池性能及石翠化中间相碳微球电极/电解液界面性质的影响。结果表明,体积比2%氟代碳酸乙烯酯的添加剂可以抑制部分电解 液溶剂的分解,在碳微球电极表明形成一层性能优良的固体电解液相界 面膜,降低了电池的阻抗,明显提高了电池的比容量和循环稳定性。3、电解液中离子浓度、杂质含量、水含量都会影响电池寿命。1)电解液离子浓度引起锂电池发生浓差极化锂电池充电过程中,化学反应主要在极板和电解液接触处进行。因此, 极板表面将产生大量的离子。在外电源产生的电场作用下,负极板表面的酸根负离子将向正汲板运动,正极板表面的氢正离子将向负极板运动。但 是由于离子的迁移速度远远低于化学反应的速变,因而造成正负极板表面 与远离极板处的离子浓度不同。电解液中离子的浓度差又促使离子从浓度 高的地方向浓度低的地方运动。但是,离子扩散需要一定的时间,所以, 极扳表面离子的浓度仍然较高。由于电解液中离子的浓度不同,必然导致 电解液极化,使电解液呈现极化电压,因而锂电池正负极板的电极电位发 生变化。这种因离子的浓度差而引起的电极电位变化(正极电位更正、负极电位更负)称为浓差极化(电流通过电池或电解池时,如整个电极过 程为电解质的扩散和对流等过程所控制,则在两极附近的电解质浓度 与溶液本体就有差异,使阳极和阴极的电极电位与平衡电极电位发生 偏离,这种现象称为“浓差极化”)。2)有机电解液分中杂质含有活泼氢的物质和铁、钠、铝、镍等金属离 子杂杂质是造成自放电的重要原因。因为杂质的氧化电位一般低于锂离子 电池的正极电位,易在正极表面氧化,氧化物又在负极还原,不断消耗正 负极活性物质,引起自放电,即在非正常使用的情况下改变电池放电。电 池寿命是以充放电循环次数而定的,含杂质的电解液直接影响电池循环次 数。4)电解液中水含量主要影响锂离子的传输和电极活性物质的活性,降低容量和寿命。水在电解液中的反应原理1.血0的破坏作用机理(1) 与锂盐反应生成HF;H20 + LiPFg POF3 + LiF + 2HF(2) HF破坏SEI膜:ROCO2Li 十 HF - R0C02H + LiFLi2C03 + 2HF - H2CO3 + 2LiF(3) 产生LiF沉淀.消耗活性锂离子。不同水含量电解液的LSV曲线:图1 TC-E208加与不加水的LSV曲线加水后,LSV曲线出现较宽的峰,对应水在此电位区间分解口(可通过加稳定剂增强电解液的抗环境干扰能力)4、电解液中混合溶剂的种类和配比会影响电池寿命。不同溶剂组成影响电池的容量、倍率放电、高低温性能。电解液中的有机溶剂应该满足:a.对电极应该是惰性的,在电池充放电过程中不与正 负极发生电化学反应,稳定性好;b.有较高的介电常数和较小的黏度以 使锂盐有足够高的溶解度保证高的电导率;c.熔点低、沸点高、蒸汽压低,以保证电池工作温度范围;d.与电极材料有较好的相容性。我们考察以PC EC DEC DMC等组成的混合溶剂体系电解液对锂离子 电池循环寿命的影响:A B、C三种电解液分别是 PC+EC+DEC+LiPF6EC+DEC+DMC+LiPF6EC+DEC+DMC加剂+LiPF6三种溶剂组合成的三元电解液混合体系。比两种电液制备的电池的繇环寿命数据,A种电解液制备的电池的容虽裒降 明显大于B种电解液电池,而加入了縊加剂的C种电解植电池的循环寿命性能最好,电 池在娅过800汝循环后*电池容量还保持在初始容量的80%以上.上图为:三种不同电解液电池的循环寿命曲线结论:EC+DEC+DMC加剂+LiPF6组合体系的电池循环寿命性能最高 综上:电解液是电池的重要组成部分,对电池的寿命长短起着重要作用 在电解液的生产过程中应该严格要求、严格把关。
收藏 下载该资源
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号