锂电池快充是未来共同的需求,快充有几个共性的特点:寿命长、快速充放、低温性能好。
电解液是能够在某个程度的范围内提升电池性能的比较快捷和比较降低成本的手段。
电解液首先需要解决的是负极析锂的问题,高倍率充放电导致极化增大,锂在负极表面析出,存在安全隐患。第二个是热效应,高倍率充/放电导致电池内部产生热量,存在安全隐患;温度不均匀分布导致电池一致性差,容量损失。第三个是电极材料的粉化失效问题,高倍率充/放电导致锂在正负极体系快速变化,浓度梯度加剧,引起应力差异,导致活性物质脱落。
一般是通过溶剂、锂盐和添加剂的调控,对高功率电解液进行全面的改善。设计的时候考虑电导率、低阻抗、高温稳定性。电导率方面,设计开发具备低黏度、高电导能力的Li+传质环境, 降低快充过程中的热效应。低阻抗,低阻抗添加剂的开发使用,改善高倍率充放电界面问题。高温性能稳定性,配合高性能成膜添加剂的使用,构建高机械/热稳定性好的界面膜,提升结构稳定性,兼顾功率和高温性能。
电解液体系在高电压循环过程中发生分解,分解产物会持续沉积在电极表面增大电极界面阻抗。己烷三腈结构中的氰基与正极表面金属离子形成强的相互作用,形成稳定、均一的正极界面膜,有效阻止电解液与正极材料的直接接触,从而避免电解液的氧化分解,同时阻止氢氟酸对正极材料的腐蚀及正极材料中金属离子的溶解。
己烷三腈对正极溶出的金属离子的络合能力强,在正极能够形成更加稳定的界面膜,从而降低金属离子对电解液的催化作用。己烷三腈具有三个氰基官能团,具有优异的除水除酸和高压性能,有效去除电解液中的微量水和 HF,防止酸性物质对电极材料的腐蚀。有效减少正极溶出的金属离子在负极的发生副反应的概率,从而提升电池的高温性能;能够进一步提高电池的高低温性能以及改善低温环境下电池析锂的问题,稳定正负极界面膜,提升高电压条件下高温循环和快充性能,满足消费类产品快充和高能量密度的需求。
电池在高电压循环过程中电解液发生了持续分解,分解产物不断沉积在电极表面,CEI膜及SEI膜增厚,造成电池阻抗增大,己烷三腈提高电解液耐氧化能力、一定程度上抑制了电解液的分解。此外己烷三腈添加剂能优化界面,使其形成的界面膜具有低阻抗和高稳定性的特点,从而也减少高温循环过程中对界面和材料结构的破坏。
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