營口恒洋新能源化工有限公司
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鋰離子電池是目前市面上使用比較廣泛的電池,鋰離子擁有形狀小巧,碳酸酯,攜帶方便,可充電量大等優(yōu)勢。目前手機(jī),電腦等電子設(shè)備都運(yùn)用的鋰離子電池,隨著鋰離子的廣泛的使用,它的許多性能都被要求提高。于是一大批科研工作者投身到鋰離子添加劑的研究中去了。
目前鋰離子添加劑主要有五大類,分別是改善SEI膜性能的添加劑、提高鋰離子導(dǎo)電率的添加劑、過充保護(hù)添加劑、改善電池安全性的添加劑、控制電解液中水和HF含量的添加劑。
首先介紹下改善SEI膜性能的添加劑。在鋰電池最初進(jìn)行充電或者放電的電路循環(huán)時(shí),能在負(fù)極的碳棒上產(chǎn)生一種包裹住碳電極的鈍化層,外形為膜狀,即為SEI膜。該膜只允許鋰離子通過,從而避免了有機(jī)溶劑對(duì)電極的破壞。為了形成效果較好的SEI膜,我們通過向體系中加入添加劑,這就是改善SEI膜性能的添加劑。
目前使用別較多的是碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代甲酸甲酯、碳酸亞乙烯酯(VC),它們能夠在最初的幾次循環(huán)中產(chǎn)生優(yōu)秀的SEI膜的重要成分,它們化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不溶于有機(jī)溶劑,具有良好的導(dǎo)Li+性能,以及抑制溶劑分子共插和還原分解對(duì)電極破壞的功能。
接下來介紹下提高鋰離子導(dǎo)電率的添加劑。提高鋰離子導(dǎo)電率的添加劑是提高電池的導(dǎo)電性能,還可以防止溶劑在某些情況下對(duì)電極進(jìn)行破壞。目前使用比較多是一些硼鋰鹽如(C6H3F)O2B(C6H3F2)、(C6F4)O2B(C6F5)等等,他們能形成配合物,以提高鋰鹽在有機(jī)溶劑中的溶解度和電導(dǎo)率。另外還有一些冠醚,他們不僅能提高電解液的電導(dǎo)率,而且能夠降低在充電過程中溶劑的共插和分解的可能性。
過充電現(xiàn)象在我們?nèi)粘I钪胁⒉簧僖?,網(wǎng)上都會(huì)時(shí)常報(bào)道一些電瓶車因?yàn)檫^充電自燃的現(xiàn)象,鋰離子電池也不例外,當(dāng)鋰離子電池過充電時(shí),由于電池電壓隨著極化的增大而迅速上升,勢將引發(fā)正極活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不可逆變化以及電解液的氧化分解,進(jìn)而產(chǎn)生大量的氣體并放出大量的熱,致使電池內(nèi)壓和溫度急劇上升,難免存在爆炸、燃燒等不安全隱患。
目前,鋰離子電池的過充電保護(hù)一般采用專用的過充電保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)。通過添加劑來實(shí)現(xiàn)電池的過充電保護(hù),對(duì)于簡化電池制造工藝,降低電池生產(chǎn)成本具有極其重要的意義。
最后來介紹下最重要的添加劑-改善電池安全性的添加劑,由于鋰離子電池所采用的溶劑大多易燃,在高溫環(huán)境下容易發(fā)生危險(xiǎn)。如果往電解液中添加能夠穩(wěn)定電解液性質(zhì)的添加劑,就能明顯的提高鋰離子電池安全性能。某些氟代有機(jī)溶劑具有較高的閃點(diǎn)且不易燃,可以用來提高電池在高溫情況下的安全性。某些氟代鏈狀醚如C4F9OCH3能夠改善電池的安全性能,但由于其較低的介電常數(shù),很難與其它介電常數(shù)高的有機(jī)溶劑如EC、PC等混溶。