Небольшое количество неэнергосбережных материалов, используемых в литий-ионных батареях, может значительно повысить определенную производительность аккумулятора, и эти небольшие количества называются добавками. Органические электролитные добавки имеют выдающиеся характеристики "низкой дозировки (как правило, менее 5% по объему или соотношению массы) и быстрого эффекта", что может значительно улучшить некоторые макроскопические свойства литий-ионных батарей без увеличения стоимости аккумулятора. Добавки, как правило, должны иметь следующие характеристики:
(1) Один или несколько спектаклей батареи могут быть улучшены с меньшим использованием;
(2) Он не имеет побочных эффектов на производительность батареи и не вызывает побочных реакций с другими материалами, составляющими батарею;
(3) Он имеет хорошую совместимость с органическим электролитом, и лучше всего быть легко растворимым в растворители;
(4) Цена относительно низкая, без токсичности или низкой токсичности; в настоящее время исследования литий-ионных аккумуляторных добавок в основном сосредоточены на следующих аспектах:
(1) Улучшение стабильности пленки SEI No7073);
(2) Улучшить производительность безопасности аккумулятора No4-70;
(3) Контроль содержания кислоты и воды в электролите;
(4) Улучшение проводимости электролита No8-7.
1. Добавки для повышения устойчивости пленки SEI литий-ионных батарей
Пленка SEl (Solid Electrolyte Interface), то есть сплошная электролитная фаза интерфейсной пленки, является пассивной пленкой, образоваваемой на поверхности отрицательного электрода литий-ионной батареи для изоляции электролита от углеродного материала/литиевого отрицательного электрода. Пленка SEl образуется во время первоначального езды на велосипеде литий-ионной батареи. При определенном потенциале при отрицательном интерфейсе электрода/электролита молекулы органического растворителя, анионы литиевой соли, примеси и добавки подвергаются редуктивной разложению для формирования нерастворимых веществ и отложения на поверхности электрода.
Фильмообразующие добавки делятся на органические кинообразующие добавки и неорганические пленкообразующие добавки.
Органические пленкообразующие добавки включают сульфитовые добавки, субалум добавки и сульфонатные добавки.
Широко используемые сульфитовые добавки включают виниловый сульфит (ES), пропиленом сульфитом (PS), диметилсульфитом (DMS), дитилсульфитом (DES) и т.д. 18 . Основными компонентами пленки SEI, образованной сокращением и разложением сульфитных добавок на поверхности углеродного отрицательного электрода, являются неорганические соли LizS, LizSO; или LiuSO, и органические соли ROSO2Lil81. Специфический состав также связан с текущей плотностью. При высокой плотности тока впервые генерируется неорганическая литиевая соль.
Органический компонент литиевой соли появляется только ниже 0,5 ВВ; при низкой плотности тока органическая литиевая соль осаждается при 1,5V, после чего не образуется неорганическая соль. Прочность пленки различных сульфитовых добавок на стыке углеродного анода составляет ES>PS2DMS>DES.
Вещество добавки 28 включают диметил субульфат (DMSO), бутил субзин, этиловый метиловый субзин (EMS), циклопропиловый субсульфат (TriMS), 1-метилциклопропиловый субсульфат (MTS), этил сек-бутил сульфит (EsBS), этил изобутилсульфит (EiPS) и 3,3-трифторопропилметилсульфит (FPMS) и др.
2. Добавки для повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов
Вопросы безопасности являются важной предпосылкой для инноваций на рынке литий-ионных аккумуляторов, особенно в электромобилях и других областях, выдвигаемых более высокими и новыми требованиями к безопасности аккумуляторов. Литий-ионные вторичные батареи излучают много тепла, когда они перегружены и разряжены, короткого замыкания, и работает в течение длительного времени с большими токами. Это тепло становится угрозой безопасности для легковоспламеняющихся электролитов, которые могут вызвать катастрофические тепловые поломки (тепловой побег) или даже взрыв батареи. Добавление огнезащитных добавок может превратить легковоспламеняющийся органический электролит в невоспламеняющийся или невоспламеняющийся электролит, снизить значение высвобождения тепла батареи и скорость автономного самонагрева, а также повысить тепловую устойчивость самого электролита, чтобы предотвратить перегрев батареи. Горение или взрыв под.
3. Добавки для контроля содержания кислоты и воды в электролите литий-ионных батарей
След количества воды и HF в органическом электролите имеют определенное влияние на формирование отличной пленки SEl, которая может быть видно из реакции растворителей, таких как EC и PC на интерфейс электрода. Но слишком высокое содержание воды и кислоты (HF) приведет не только к LiPF. Разложение, и уничтожит пленку SEI. Когда AlbO3, MgO, Bao, и карбонаты лития или кальция добавляются в качестве добавок к электролиту, они будут реагировать с небольшим количеством HF в электролите, уменьшить содержание HF, и предотвратить его повреждение электрода и разложение LiPF6 Катализ электролита улучшает стабильность электролита, тем самым улучшая производительность батареи. Тем не менее, эти вещества медленно удаляют HF, поэтому трудно предотвратить HF от повреждения производительности батареи. Хотя некоторые кислотные соединения ангидрида могут быстро удалить HF, они также будут производить другие кислые вещества, которые повреждают производительность батареи. Соединения щелочного диимина могут образовывать слабые водородные связи с молекулами воды через атомы водорода в молекуле, тем самым предотвращая воду и LiPF. Реакция производит HF.
4. Проводящие добавки
Высокая проводимость электролита является важной гарантией снижения устойчивости к миграции Lit и повышения производительности заряда и разряда аккумулятора. Роль проводящих добавок заключается в том, что молекула добавки и ион электролита проходят координацию реакции для содействия растворению и ионизации литиевой соли, уменьшения радиуса солвации солвированного литиевого иона и предотвращения кокалации растворителя от повреждения электрода. Согласно его взаимодействию с ионами электролита в электролите, его можно разделить на тип катиона (катион лиганд), тип аниона взаимодействия (анионный лиганд) и тип ионные взаимодействия электролита (нейтральный лигандовый ил).
5. Добавки для повышения производительности низкой температуры
Низкая температура является одним из важных факторов в расширении спектра использования литий-ионных батарей, а также обязательным в современных аэрокосмических технологий. N,N-Dimethyltrifluoroacetamide имеет низкую вязкость (1,09 мПа-с, 25 градусов по Цельсию), высокую температуру кипения (135 градусов по Цельсию) и вспышку (72 градусов по Цельсию). Он имеет хорошую способность к формированию пленки на поверхности графита. Положительный электрод также имеет хорошую стабильность окисления, а собранная батарея имеет отличную производительность цикла при низких температурах. Органические бориды и фторсодержащие карбонаты также способствуют повышению производительности батареи с низкой температурой.
6. Многофункциональные добавки
Добавки, которые имеют две или более функций одновременно, называются многофункциональными добавками. Многофункциональные добавки являются идеальными добавками для литий-ионных аккумуляторов. Они могут во многом повысить производительность электролитов и сыграть заметную роль в улучшении общей электрохимической производительности литий-ионных батарей. Они становятся основным направлением исследований и разработок добавок в будущем.
На самом деле, некоторые из существующих добавок сами по себе многофункциональные добавки. Например, 12-крона-4 эфир/8" После добавления растворителя ПК, улучшая при этом проводимость самого Ли, электрофильные эффекты коронного лиганда на поверхности электрода делают возможность li реагировать с молекулами растворителя на интерфейсе электрода значительно снижается. Преференциальный эффект солевого эфира на Li тормозит совместное вставки молекул ПК, а также оптимизируется мембрана SEI интерфейса электролиза, что уменьшает первую необратимую потерю мощности электрода. Кроме того, фторированные органические растворители, галогенированные фосфатные эфиры, такие как BTE и TTFP и т.д., добавляются в электролит не только помогают сформировать отличную пленку SEl, но и имеют определенное или даже очевидное огнезащитное действие на электролит, который улучшает многие аспекты батареи. производительность.
