发布时间:2022-03-21 11:42:42浏览:888来源:
锂离子电池中使用的少量非储能材料可以显着提高电池的某些性能,这些少量的物质被称为添加剂。有机电解液添加剂具有“用量少(一般体积比或质量比不超过5%)、见效快”的突出特点,可以在不增加电池成本的情况下显着提高锂离子电池的一些宏观性能[]。添加剂一般应具有以下特点:
(1)少量使用即可提高电池的一项或多项性能;
(2)对电池性能无副作用,与构成电池的其他材料不发生副反应;
(3) 与有机电解质相容性好,最好溶于溶剂;
(4)价格较低,无毒或毒性较小;目前,锂离子电池电解液添加剂的研究主要集中在以下几个方面:
(1)提高SEI膜的稳定性[7073];
(2)提高电池的安全性能[470];
(3)控制电解液中的酸、水含量;
(4)提高电解液的导电性[8-7到。
1、提高锂离子电池SEI膜稳定性的添加剂
SEl(Solid Electrolyte Interface)膜,即固体电解质相界面膜,是形成在锂离子电池负极表面的钝化膜,将电解质与碳材料/锂负极隔开。 SEl 膜是在锂离子电池的初始循环过程中形成的。在一定电位下,在负极/电解质界面,有机溶剂分子、锂盐阴离子、杂质和添加剂发生还原分解,形成不溶性物质沉积在电极表面。
成膜助剂分为有机成膜助剂和无机成膜助剂。
有机成膜添加剂包括亚硫酸盐添加剂、亚硫酸盐添加剂和磺酸盐添加剂。
常用的亚硫酸盐添加剂有亚硫酸乙烯酯(ES)、亚硫酸丙烯酯(PS)、亚硫酸二甲酯(DMS)、亚硫酸二乙酯(DES)等[18]。碳负极表面的亚硫酸盐添加剂还原分解形成的SEI膜的主要成分是无机盐LizS、LizSO;或 LiuSO,以及有机盐 ROSO2Lil81]。具体成分也与电流密度有关。在高电流密度下,首先生成无机锂盐,
有机锂盐成分仅在0.5V以下出现;低电流密度下,1.5V时发生有机锂盐析出,无无机盐生成。不同亚硫酸盐添加剂在碳阳极界面的薄膜强度为 ES>PS2DMS>DES。
物质添加剂28包括二甲基亚砜(DMSO)、亚硫酸丁酯、乙基甲基亚硫酸盐(EMS)、环丙基亚砜(TriMS)、1-甲基环丙基亚砜(MTS)、乙基仲丁基明矾(EsBS)、乙基异丁基明矾(EiPS) 3,3,3-三氟丙基亚甲基(FPMS)等。
2、提高锂离子电池安全性能的添加剂
安全问题是锂离子电池市场创新的重要前提,尤其是在电动汽车等领域的应用,对电池的安全性提出了更高更新的要求。锂离子二次电池在过充放电、短路和大电流长期工作的情况下会放出大量热量。这些热量成为易燃电解质的安全隐患,可能导致灾难性的热击穿(热失控)甚至电池爆炸。 [8]。阻燃添加剂的加入可使可燃有机电解液变成阻燃或不燃电解液,降低电池放热值和电池自发热率,同时也增加了电解液本身的热稳定性,防止电池从过热条件。火灾或爆炸。
3. 控制锂离子电池电解液酸水含量的添加剂
有机电解质中微量的水和HF对优良SEl膜的形成有一定的影响,这从EC和PC等溶剂在电极界面的反应就可以看出。但是过多的水和酸(HF)含量不仅会导致LiPF。的分解,会破坏SEI膜[8]。当AlbO3、MgO、Bao和锂或钙的碳酸盐作为添加剂加入电解液中时,它们会与电解液中的少量HF发生反应,降低HF的含量,防止其损坏电极和分解LiPF6的催化作用可以提高电解液的稳定性,从而提高电池性能。但是这些物质去除
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