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电解液对锂电池产生的效果原理

电解液对锂电池产生的效果原理

来源:
2021/02/24 14:16
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【摘要】:

  电解液作为锂电池的重要组成部分,其成分、浓度、数量以及杂质的种类和数量都会对电池的性能产生至关重要的影响。它直接影响电池的容量、内阻、循环寿命、内压等性能。

  相比之下,发现电解液通常使用7 mol / L KOH溶液(也有一些氢氧化钠代替KOH),当然,也有少量的其他组件,如LiOH电解质,但一些杂质如碳酸盐、氯化物、硫化物和其他要求更高。

  锂电池的正负极板只能在电解液中发生电化学反应。在密封的成品电池的情况下,有一定的空间。如果电解液太多,它会导致密封室空间变得更小,使电池在充电和放电的过程中内部压力上升;另一方面,过多的电解质阻塞造成的隔膜孔,防止氧气,传导不良快速复合氢,也会使电池的内部压力上升,可能氧化电极片导致电极的钝化能力下降,内压升高可能引起电池漏液,爬碱,使电池失效。但如果电解液太少,会使电极块不能完全浸渍电解质,所以电化学反应不完全或部分电极片不能发生电化学反应,使电池容量不能满足设计要求,内部阻力变大,循环寿命变短。

  注意电解液的浓度,降低浓度电阻。

  为什么锂电池在储存和使用(循环)过程中会增加内阻,降低放电容量和充电效率?原因是多方面的:

  首先,添加剂有限公司在存储和使用的过程中电极,导致电极表面CO含量减少,使电极表面接触电阻增加(显示为内部阻力上升),从而减少了充电效率和氧进化潜力,并最终导致放电容量下降。

  其次,在循环过程中,电极片受到电解液的腐蚀,导致电极片粉末松散、脱落或接触不良(颗粒与颗粒、颗粒与基材之间)导致内阻增大,以及过充/过放电造成电极片损坏。

  第三,它可能是由于电极片的扩张,隔膜的电解液是挤压和吸出,由于电化学反应总是从表面开始,然后发展到深层,所以电化学反应并不完整,导致放电容量下降;由于缺少电解液,导致增加内部电阻(电阻和离子导电电阻/浓度

  迁移阻力增大),充电电位增大,放电电位减小。

  第四,可能是由于电解液的水分循环或存储一段时间后,在某种形式的尚不清楚,比如结晶水和束缚通过范德华力和氢键力,而不能参与电化学反应(例如,提高电解液的浓度),导致电化学离子传导的过程是困难的,内部阻力增加,充电电位增加,放电电压下降,最终导致了放电容量的下降。

  最后,也可能是由于电池循环或储存过程中,电解液是重新分配,扩散和渗透的极片深,这降低了电解质在电极的表面,表面的电化学反应总是开始深入发展,然后由此产生电化学反应不完全从而出现一系列问题。

  当然,锂电池在使用过程中过充/放电,导致电池产生压力,氢/氧在放电的同时与电解液一起,使电解液干燥,也是一个重要的原因。

  当对已储存和用过的电池进行解剖时,发现电池内部的极板和隔膜纸是干的(视觉上),这可能是上述原因之一的结果,也可能是多个因素的结合。

使用或储存在此过程中,SEI薄膜的成分和厚度并不是一成不变的。由于SEI膜不具有固体电解质的功能,溶剂化的锂离子可以通过其它正离子离子、阴离子、杂质和电解质溶剂仍然可以通过SEI膜迁移。因此,在长期发展的后期在循环或贮存过程中,电解液仍会在负极表面分解,导致SEI膜增厚。同时,由于负极在循环过程中始终处于膨胀和收缩状态,负极表面的SEI膜会断裂,造成腐蚀新的界面将继续与溶剂分子和锂离子反应形成SEI膜。与上面的表面随着反应的进行,在负极表面形成电化学惰性表面层,使得部分负极材料与整个电极接触发生隔离失活,导致容量损失。

 

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