鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2378次 | 2019年05月10日
電池負(fù)極與電解液之間的反應(yīng)
負(fù)極與電解液之間的反應(yīng)包括以下三個(gè)部分:SEI的分解;嵌入負(fù)極的鋰與電解液的反應(yīng);嵌入負(fù)極的鋰與黏結(jié)劑的反應(yīng)。
常溫下電子絕緣的SEI膜能夠防止電解液的進(jìn)一步分解反應(yīng)。但在100℃左右會(huì)發(fā)生SEI膜的分解反應(yīng)。
盡管SEI分解反應(yīng)熱相對(duì)較小,但其反應(yīng)起始溫度較低,會(huì)在一定程度上增加負(fù)極片的“燃燒”擴(kuò)散速度。
在更高溫度下,負(fù)極表面失去了SEI膜的保護(hù),嵌入負(fù)極的鋰將與電解液溶劑直接反應(yīng)有C2H40產(chǎn)生,可能為乙醛或氧化乙烯。
反應(yīng)熱隨著嵌鋰程度的增加而增加。他們還發(fā)現(xiàn),反應(yīng)熱隨黏結(jié)劑種類不同而不同。
在負(fù)極方面改善的途徑主要是通過成膜添加劑或鋰鹽增加其熱穩(wěn)定性。降低嵌入負(fù)極的鋰與電解液反應(yīng)熱的途徑包括以下兩個(gè)方面:減少嵌入負(fù)極的鋰和減小負(fù)極的比表面積。減少嵌入負(fù)極的鋰是說在正負(fù)極的配比上一定要適當(dāng),負(fù)極要過量3%~8%左右,這在上面已經(jīng)討論過。降低負(fù)極的比表面也可以有效改進(jìn)電池的安全性,有文獻(xiàn)報(bào)道,碳負(fù)極材料比表面從0.4m2·g-1增加到9.2m2·g-1時(shí),反應(yīng)速率增加了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。但如果比表面過低將會(huì)降低電池的倍率性能和低溫性能。這需要通過合理的負(fù)極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電解液配方優(yōu)化,提高鋰離子在負(fù)極固相擴(kuò)散速率和獲得具有良好離子導(dǎo)電率的SEI膜,另外,盡管黏結(jié)劑在負(fù)極中的重量比十分小,但是其與電解液的反應(yīng)熱十分可觀。因此,通過減少黏結(jié)劑的量或選擇合適的黏結(jié)劑將有利于改善電池的安全性能。
文獻(xiàn)通過對(duì)專利的分析也認(rèn)為解決碳負(fù)極材料安全性的方法主要有降低負(fù)極材料的比表面積、提高SEI膜的熱穩(wěn)定性。在現(xiàn)有的國內(nèi)專利申請(qǐng)中。
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