鋰離子電池高溫運行性能提高方法
(1)從鋰離子電池制造材料改進
針對(dui)鋰電池高溫下循環(huan)性能較差的現象(xiang),可以通過對(dui)正極材(cai)料改性,從(cong)而改善(shan)其高溫循環(huan)性能,目前對(dui)于正極的材(cai)料改性主要有(you)體相摻雜,表面(mian)修飾等(deng)。


體相摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜包括陽(yang)離(li)(li)子摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜、陰(yin)(yin)離(li)(li)子摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜、復(fu)合摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜等(deng)。陽(yang)離(li)(li)子摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜主要針對(dui)錳酸鋰材料,通過摻(chan)(chan)(chan)(chan)入低(di)價的陽(yang)離(li)(li)子后,Mn元素在晶體中(zhong)被部(bu)分(fen)取代,使其平(ping)均價態升(sheng)高(gao),晶格常數減(jian)小,從而(er)減(jian)少了(le)錳溶解;另一方面,取代陽(yang)離(li)(li)子與(yu)氧之(zhi)間的鍵強(qiang)度(du)高(gao)于錳離(li)(li)子與(yu)氧之(zhi)間的鍵強(qiang)度(du),從而(er)使其結構更(geng)穩定(ding),抑制了(le)Jahn-Teller效(xiao)應(ying)的發(fa)生。常用的摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜陽(yang)離(li)(li)子元素有Al、Mg、Fe、Ni等(deng)。陰(yin)(yin)離(li)(li)子摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜主要包括F,Cr和s2*等(deng),利用這些(xie)電(dian)負性較大(da)的陰(yin)(yin)離(li)(li)子部(bu)分(fen)取代氧離(li)(li)子,從而(er)提高(gao)材料的穩定(ding)性。復(fu)合摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜則是摻(chan)(chan)(chan)(chan)雜多種陽(yang)離(li)(li)子和陰(yin)(yin)離(li)(li)子[21-]。
體相摻雜的(de)(de)方法(fa)(fa)可以(yi)(yi)一定程度上(shang)改善電池的(de)(de)循環性能,但是會造成(cheng)鋰離(li)子電池初始容量的(de)(de)下降,目前(qian)還(huan)未(wei)找到最(zui)理想的(de)(de)摻雜方法(fa)(fa)。表(biao)面修飾的(de)(de)方法(fa)(fa)可以(yi)(yi)減(jian)少材(cai)料與電解(jie)液的(de)(de)直接接觸(chu)并減(jian)小材(cai)料的(de)(de)比表(biao)面積(ji),從而減(jian)少了金(jin)屬(shu)離(li)子的(de)(de)溶解(jie)。較(jiao)常用的(de)(de)方法(fa)(fa)是利用金(jin)屬(shu)氧(yang)化物、金(jin)屬(shu)氟(fu)化物及(ji)較(jiao)穩定的(de)(de)正極材(cai)料等對材(cai)料進(jin)行包覆。
除了(le)對(dui)正極(ji)材料的改性,也通(tong)過對(dui)石墨負極(ji)的表面包覆,從(cong)而(er)減(jian)少電(dian)解液中金(jin)屬(shu)離子在負極(ji)表面的沉積。
(2)從鋰離子電池的電解液改進
對于鋰(li)離子電(dian)(dian)池電(dian)(dian)解(jie)液的改進主要(yao)是通(tong)過(guo)改變導電(dian)(dian)鹽(yan),使用電(dian)(dian)解(jie)液添加劑等方法來改善其循環性能。
電池(chi)(chi)正極(ji)材(cai)料(liao)溶(rong)(rong)解(jie)的重要原(yuan)因是由(you)于(yu)電解(jie)液中(zhong)HF的存在,那么減(jian)少HF的產生,則可(ke)以減(jian)少正極(ji)材(cai)料(liao)的溶(rong)(rong)解(jie)。可(ke)以通過使(shi)用(yong)LiBOB鋰鹽(yan),從而(er)避免了(le)(le)HF的產生,減(jian)少了(le)(le)金(jin)屬(shu)鐵的溶(rong)(rong)出(chu),從而(er)提高了(le)(le)磷酸(suan)鐵鋰電池(chi)(chi)的高溫(wen)循環性能。采(cai)用(yong)LiC104導電鹽(yan)和LiBF4與LiBOB混(hun)合導電鹽(yan),改善了(le)(le)磷酸(suan)鐵鋰電池(chi)(chi)的高溫(wen)循環性能。此外可(ke)以采(cai)用(yong)有機(ji)硅如硅烷(wan)等除水添加劑(ji),從而(er)減(jian)少HF的生成。
除(chu)了(le)(le)防止正(zheng)極金屬(shu)離(li)(li)子的溶出,也需要減(jian)少(shao)電(dian)解液中金屬(shu)離(li)(li)子在石(shi)墨表面(mian)的沉(chen)積。研究較多的是用(yong)添加劑(ji)的方式,而(er)添加劑(ji)抑制金屬(shu)離(li)(li)子在石(shi)墨表面(mian)沉(chen)積有兩種(zhong)途徑,一(yi)種(zhong)是在負(fu)極表面(mian)形成致密的鈍化膜(mo),從(cong)而(er)阻礙(ai)金屬(shu)離(li)(li)子與石(shi)墨電(dian)極的結觸,進而(er)減(jian)少(shao)了(le)(le)金屬(shu)離(li)(li)子的沉(chen)積;另一(yi)種(zhong)是通過將金屬(shu)離(li)(li)子束縛在電(dian)解液中,從(cong)而(er)抑制了(le)(le)金屬(shu)離(li)(li)子的沉(chen)積。
(3)新(xin)型粘(zhan)結(jie)劑
粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)是鋰離子(zi)電(dian)池(chi)極片(pian)的(de)重要組(zu)成部分,對于電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能有顯(xian)(xian)著的(de)影響。使(shi)用(yong)(yong)CMC粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)極片(pian)的(de)性(xing)能,與PVDF粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)相(xiang)比,使(shi)用(yong)(yong)CMC粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)的(de)鋰離子(zi)電(dian)池(chi)顯(xian)(xian)示(shi)出更好(hao)的(de)循環性(xing)能和倍率性(xing)能。





