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        電解液添加劑為高壓鋰電池發展帶來新生機

        時間:2018-09-06 15:39??來源:安迪發科技??作者:鋰電池添加劑??點擊:

          近年來,各種電解液添加劑法人研發,為高壓鋰離子電池發展帶來新生機。下面,給大家說說常用的鋰電池添加劑有哪些產品。

          碳酸酯類添加劑

          含氟皖基 (PFA) 化合物具有很高的電化學穩定性,同時具備疏水性與疏油性的特性,當 PFA 添加到有機溶劑中,疏溶劑的PFA會凝聚到一起形成膠團。由于PFA的這一特性,ZHU等嘗試將全氟烴基(下圖中TEM-EC、PFB-EC、PFH-EC 、PFO-EC)取代的碳酸亞乙酯添加到高壓鋰離子電池電解液中,對于Li1.2Ni0.15Mn0.55Co0.1O2石墨電池,當加入0.5% (質量分數)的PFO-EC后,電池在長時間循環過程中性能明顯提高,這主要是因為添加劑在循環過程中形成了雙層的鈍化膜,同時減少電極表面的降解與電解液的氧化分解。

        鋰電池添加劑

          含硫添加劑

          近年來,將有機磺酸酯作為添加劑應用到鋰離子電池中的報道很多。PIRES將 1,3-丙磺酸內酯 (PS) 加入到高壓鋰離子電池電解液中,有效抑制了電極表面副反應的發生以及金屬離子的溶解。ZHENG 等用二甲磺酰甲烷(DMSM) 作為高壓 LiNil/3Col/3Mn1/3O2石墨電池電解液添加劑,XPS、SEM以及TEM分析結果表明,MMDS的存在對正極SEI膜具有很好的修飾作用,即使在高壓下也能顯著降低電極/電解液界面阻抗,提高正極材料的循環穩定性。此外,HUANG等分別研究了三氟甲基苯硫醚 (PTS)添加劑在高壓鋰離子電池室溫及高溫下的循環性能。理論計算數據與實驗結果分析得出,在循環過程中PTS 比溶劑分子優先被氧化,形成的SEI膜提高了電池在高電壓下的循環穩定性。此外,一些噻吩及其衍生物也被考慮作為高壓鋰離子電池添加劑使用,當加入這些添加劑后,會在正極表面形成聚合物膜,避免了電解液在高壓下的氧化分解。

          離子液體添加劑

          離子液體是一種低溫熔融鹽,因其具備蒸汽壓低、電導率高、不易燃、熱穩定及電化學穩定性高等優點而被廣泛應用到鋰離子電池中。

          目前已報道的文獻主要是將純離子液體作為普通鋰離子電池電解液使用,中國科學院過程工程研究所李放放課題組考慮到離子液體獨特的物理化學性質,嘗試將其作為添加劑應用到高壓鋰離子電池中,如分別將4種烯烴取代咪唑雙(三氟甲基磺酰)亞胺離子液體添加到了1.2 mol/L的LiPF6/EC/EMC電解液中,并對其進行了循環性能測試,見下圖。結果表明,首次充放電效率都明顯提高,尤其添加 3% (質量分數)的[AVlm][TFSI] 離子液體時,電池的放電容量和循環性能最好。

        雙光鋰電池添加劑

          此外,BAE 等用雙(三氟甲基磺酰)亞胺三乙基 (2-甲氧乙基)季磷鹽 (TEMEP-TFSI)作有機電解液添加劑,發現TEMEP-TFSI可以有效提高 Li/LiMn1.5Ni0.5O4半電池的容量保持率,同時可降低電解液的可燃性。TEM和XPS 的結果表明,添加劑在LNMO表面形成了穩定保護膜,有效抑制了電解液的分解。

          其他添加劑類型

          除了上面提到的幾種類型的鋰電池添加劑外,CHEN等嘗試用有機硅類化合物作高壓鋰離子電池添加劑,當向電解液中加入0.5% (質量分數)的烯丙氧基三甲硅 (AMSL)時,電池的循環性能與熱穩定性明顯提高;SEM、XPS 及 FTIR 分析結果表明,AMSL會在正極表面形成保護性膜:另外通過對石墨負極進行循環性能以及 CV 測試,發現加入添加劑后放電容量會輕微增加,與不含添加劑時的 CV曲線相比,加入AMSL后會在原來還原峰,相對較高的電壓處出現一個新的還原峰,表明 AMSL會優先被還原,形成穩定的SEI 膜覆蓋到石墨負極的表面,抑制了電解液在電極表面進一步的還原分解,增強了循環穩定性,由于AMSL能同時在LiNi0.5Mn1.5O4與石墨負極形成SEI膜來穩定電極界面,因此其有望成為一種理想的添加劑得到更進一步的應用。一些苯的衍生物也可用作高壓鋰離子電池添加劑,KANG 等將 1,3,5-羥基苯 (THB) 加入到碳酸酯類電解液中,在高溫、高壓下表現出了良好的熱穩定性和電化學穩定性。


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