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電解液的使用對鋰離子電池性能有何影響

來源:存能電氣  日期:2019-09-05 09:34  瀏覽量:

  電解液的使用對鋰離子電池性能有何影響?電解液是鋰離子電池不可或缺的重要組成部分,鋰離子電池的性能與電解液有著密切的關系。電解液的組成主要是:有機溶劑、鋰鹽、添加劑。不同的正負極材料選擇合適的電解液體系,并不能保證電池具備好的電化學性能,還要根據不同正極材料需求確定恰當的電解液量。

  電解液的使用對鋰離子電池性能有何影響?

鋰離子電池電解液.jpg

  1.電解液的濃度

  對比分析了兩種濃度的電解液對鋰離子電池的放電比容量、倍率性能、循環性能的影響。結果表明,在3-4.3V,45mA/g的電流密度下,采用1mol/L的電解液,首次放電比容量為138.4mAh/g,而采用3mol/L的電解液,首次放電比容量為138.7mAh/g。在倍率性能、循環性能方面,采用1mol/L的電解液組裝的電池明顯優于采用3mol/L的電解液組裝的電池。同時,EIS分析指出,采用3mol/L的電解液增大了電池的阻抗,導致電池性能的惡化。

  2.電解液量對電池容量的影響

  滴加很少的電解液充放電曲線不正常,充電容量遠大于其他值,放電容量遠小于其他值。容量隨著電解液量的增加而增加,容量最好的鋰離子電池是隔膜剛好浸潤。可見電解液量不夠,正極片浸潤不充分,隔膜未浸潤,導致內阻偏大,容量發揮較低。電解液量的增加有利于充分利用活性物質的容量。由此說明,電池容量與電解液量有較大關系,電池容量隨著電解液量的增加而增加,但最后基本趨于恒定。

  3.電解液量對電池循環性能的影響

  隨著倍率的增加容量差別更明顯,電池的循環性能變差。電解液量較少,導電率降低,循環后內阻增大快,加速電池局部電解液的分解或揮發,是電池循環性能的惡化速度逐漸加快。電解液過多導致電芯的副反應也相對增加,產氣量較多,導致電芯的循環性能下降。再者電解液過量也浪費。由此可見電解液量對電池的循環性能影響非常明顯。

  4.電解液量對電池安全性能的影響

  鋰離子電池的安全性能好主要是使用過程中不出現鼓殼和爆炸。電池爆炸的其中一個原因就是注液量達不到工藝要求。當電解液量過少時,電池內阻大,發熱多。溫度升高導致電解液迅速分解產氣,隔膜融化,造成電池氣脹短路爆炸。

  5.電解液對鋰電池質量的影響

  用LiTFSI做電解液的鋰硫電池當中,鋰原子被硫原子束縛,在電極表面形成硫化鋰(LiSx)。而用LiFSI做電解液時,則形成硫酸鋰(LiSOx)。通過計算兩種鋰的化合物的結合緊密度,他們發現鋰硫化物容易破裂釋放鋰。然而,硫酸鋰是很難分開的,因此硫酸鋰當中的氧元素是罪魁禍首。

  在鋰離子電池中,電解液是非常重要的一環,對鋰離子電池的性能有著重要的影響。理想的情況下,正負極之間應該有充足的電解液,在充放電的過程中都應該具有足夠的Li+濃度,從而減小由于電解液的濃差極化造成的性能衰降。

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