關(guān)于鋰電池產(chǎn)氣的原理及基于電解液的抑制方案,下面給你做個(gè)簡要說明:
一、鋰電池產(chǎn)氣原理
鋰離子電池在充放電過程中,由于電極材料、電解液及其界面反應(yīng),可能產(chǎn)生氣體。主要產(chǎn)氣機(jī)理包括:
電解液分解
電解液通常由碳酸酯類溶劑(如碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC)和鋰鹽(如LiPF6)組成。在高電壓、過充、過放或高溫條件下,電解液會(huì)發(fā)生氧化還原分解,產(chǎn)生氣體如CO2、CO、H2、烷烴等。
電極材料副反應(yīng)
正極材料如鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料等在高電位下可能釋放氧,促進(jìn)電解液分解,產(chǎn)生氣體。負(fù)極材料(如石墨)在過充或電解液分解產(chǎn)物反應(yīng)下,也可能生成氣體。
鋰枝晶與電解液反應(yīng)
鋰金屬或鋰枝晶與電解液發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生氫氣或有機(jī)氣體。
鹽分解
LiPF6在水分存在時(shí),會(huì)分解生成PF5和HF,進(jìn)一步與電解液反應(yīng),生成氣體。
二、基于電解液的產(chǎn)氣抑制方案
為了減少產(chǎn)氣,主要從電解液配方和添加劑入手:
優(yōu)化電解液成分
采用高穩(wěn)定性的溶劑,如含氟碳酸酯(FEC)、磷酸酯類等,提高電解液的氧化還原穩(wěn)定性。
使用穩(wěn)定性更好的鋰鹽(如LiFSI、LiTFSI替代LiPF6),減少鹽的熱分解和副產(chǎn)物。
添加功能性添加劑
成膜劑(Film Forming Additives):如FEC、VC(碳酸乙烯酯),在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI),抑制電解液繼續(xù)分解。
氣體抑制劑:部分添加劑能捕獲或中和產(chǎn)氣中間體,減少氣體生成。
阻燃劑:部分阻燃添加劑也能降低高溫分解,減少產(chǎn)氣。
控制電解液純度與含水量
減少水分及雜質(zhì)含量,避免LiPF6分解生成HF,減少腐蝕與產(chǎn)氣。
開發(fā)新型電解液體系
如固態(tài)電解質(zhì)或凝膠電解質(zhì),減少液態(tài)電解液直接參與反應(yīng),顯著抑制氣體產(chǎn)生。