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锂电池电解质衰降原理

奥门免费资料大全2022-10-18

锂电池

如果没有副反应的锂电池电解液,锂离子电池可以实现无限循环。然而,由于常规碳酸酯电解液不稳定的表面上的正电极和负电极,电解质的分解表面上的正电极和负电极在使用过程中,导致电池容量持续下降。

研究较多的分解反响电解质表面上的正电极和负电极,但大部分的测试实验室条件下进行。重复充电和放电的电池与固定周期系统引起的衰减的电池,然后分析了衰减机制的电池;然而,在实际使用中,其工作状态的锂离子电池要复杂得多,例如短期快速加速,快速充电,长期搁置等原因引起电解质的分解。

锂电池电解质衰减包含DMC、EMC等溶剂组分。这两种溶剂将发生酯交换反应,这也是为什么我们发现有少量DEC在大多数电解质 (0.3-1.3%)。

LiPF6电解液也将发生分解反应。通常,我们认为,所分解的锂盐主要是由于电解质含有微量水分。一般来说,含水率在电解液商业化锂离子电池低于20mg/L,但含水量电池拆卸从电动汽车远远高于这个值 (995,643,113 mg/dl和290 mg L-1)。LiPF6在水分作用下分解产生的产物POF3,具有相对较高的反应活性,所以POF3仅存在于部分的电解质,但POF3电解液中进一步分解成产品DFP。虽然DFP的分解产物的LiPF6,DFP实际上有助于形成更稳定的SEI膜,从而提高了循环电池的性能。在LiPF6分解,少量HF也形成,HF终形成LiF在负电极,成为SEI膜的一部分。

在分解进程中,LiPF6不仅会产生上述分解产物,但也与电解质溶剂反应产生二氟磷酸 (DMFP),二氟磷酸 (DEFP) 等分解产物的毒性相似有机磷毒剂,有机磷毒剂可以进入人体皮肤,这意味着在动力电池拆解和再利用的过程中需要格外注意相关人员的防护,以避免过度与电解质接触。


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