鉅大LARGE | 點擊量:169次 | 2024年02月27日
鋰離子電池的高鎳材料和電解液之間的問題如何解決?
高鎳材料與電解液配合使用所出現(xiàn)的這些問題,解決起來比較復(fù)雜,技術(shù)門檻高。如果企業(yè)沒有足夠的研發(fā)實力,很難做好與高鎳材料相匹配的電解液產(chǎn)品。
1、高比能量型電解液
追求高比能量是目前鋰離子電池最大的研究方向,尤其是移動設(shè)備在人們生活中所占有的比重越來越多的時候,續(xù)航,成為了電池最為關(guān)鍵的性能。
如圖所示,未來高能量密度電池的發(fā)展必然是高電壓正極、硅負極。負極硅具有龐大的克容量而被人們關(guān)注,但是由于自身的溶脹作用導(dǎo)致其無法應(yīng)用,近年來研究方向已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣杼钾摌O,其具有相對較高的克容量以及較小的體積變化,不同的成膜添加劑在硅碳負極方面的循環(huán)效果不同。
2、高功率型電解液
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前,商品化的鋰電子電池很難實現(xiàn)高倍率持續(xù)放電,主要原因是電池極耳發(fā)熱嚴重,內(nèi)阻導(dǎo)致電池的整體溫度過高,容易發(fā)生熱失控。因此,需要電解液在保持高電導(dǎo)率的情況下能抑制電池升溫過快。而對于動力電池,實現(xiàn)快充也是電解液發(fā)展的一個重要方向。
高功率電池不僅對電極材料提出了高固相擴散、納米化使離子遷移路徑短、控制極片厚度和壓實等要求,也對電解液提出了更高的要求:1、高解離度電解質(zhì)鹽;2、溶劑復(fù)合-粘度更低;3、界面控制-膜阻抗更低。
3、寬溫型電解液
電池在高溫時容易發(fā)生電解液自身分解以及材料與電解液件的副反應(yīng)加?。欢诘蜏貢r則可能會有電解質(zhì)鹽析出和負極SEI膜阻抗成倍增加。所謂寬溫電解液就是使電池擁有更加寬泛的工作環(huán)境。下圖為各類溶劑的沸點對比圖及凝固對比圖。
4、安全性電解液
電池的安全主要體現(xiàn)在燃燒甚至爆炸上,首先電池本身就具有可燃性,因此當電池過充、過放、短路時,當收到外界的針刺、擠壓時,當外界溫度過高時,都可能引發(fā)安全事故。因此,阻燃是安全型電解液研究的一個主要方向。
阻燃功能是在常規(guī)電解液中加入阻燃添加劑獲得的,一般采用磷系或鹵系阻燃劑,要求阻燃添加劑價格合理且不損害電解液性能。此外,采用室溫離子液體作為電解液也已進入研究階段,將完全排除易燃的有機溶劑在電池中的使用。并且離子液體具有蒸氣壓極低、熱穩(wěn)定/化學(xué)穩(wěn)定性好、不易燃等特點,將大幅提高鋰離子電池的安全性。
5、長循環(huán)型電解液
由于目前鋰電池的回收,尤其是動力電池的回收還存在較大的技術(shù)困難,因此提高電池的壽命是緩解這一現(xiàn)狀的一種方式。
長循環(huán)型電解液的研究思路主要有兩點,一是電解液的穩(wěn)定性,包括熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性;二是與其他材料的穩(wěn)定性,要求與電極成膜穩(wěn)定,與隔膜無氧化,與集流體無腐蝕。