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浅谈动力电池在高温下水分对其性能的影响

2023/10/31 16:55:06发布26次查看
锂离子电池中存在的水分,会与电解液中的锂盐发生反应,产生lif和hf。lif的生成不仅会消耗li+ 、造成容量损失,还会富集在极片表面,增大电池的阻抗;hf则会破坏固体电解质相界面(sei)膜,腐蚀极片和集流体。这些现象均会对电池的循环稳定性造成不可逆的损失,因此,电池制备过程中需要严格控制电芯水分[1]。在三元、锰酸锂及磷酸铁锂正极锂离子电池中,水分会都会对电化学特性,如容量、内阻、循环性能和安全性能等,产生不利影响。水分测试仪选够就到华泽易成,产品质量有保障!
目前,有关水分含量对钛酸锂(li4ti5o12)体系锂离子电池电化学性能影响的系统性研究不多。具备高安全、长寿命和高倍率等优点的li4ti5o12体系锂离子电池,虽然应用优势明显,但离成熟的商业化还有一定的差距。这主要原因是充放电和存储过程中普遍存在“气胀”,造成容量衰减,高温时更明显。x.b. han等[2]对比了3种li4ti5o12负极锂离子电池的循环性能,均发现电池在55℃环境温度下的循环衰减更严重。通过优化电池设计及失效分析模型[3],结合制备过程控制,开发商品化li4ti5o12 体系锂离子电池,成为亟待解决的问题。本文作者对比分析了水 分 为0.030%和0.015%的li4ti5o12体系锂离子电池高温搁置和高温循环性能,试图为电池制备过程控制提供一定的理论依据。
01实验
1.1电池的制备
以n-甲基吡咯烷酮(nmp,山东产,99.9%) 为溶剂,将正极活性材料lini0.5co0.2mn0.3o2(北京产,≥99.5%)、超导炭黑sp(上海产,99.6%)、导电碳纳米管(cnt,广州产,固含量5%)和聚偏氟乙烯(pvdf,法国产,99.9%)按照质量比93.0∶3. 5∶1.0∶2.5充分混合,得到固含量为63%的正极浆料。以nmp为溶剂,将负极活性物质 li4ti5o12 (合肥产,≥99%)、sp、cnt和pvdf按照质量比90. 0∶5.0∶1.5∶3.5混合均匀,得到固含量为42% 的负极浆料。将正、负极浆料分别涂覆在16 μm 厚光箔、双面分别涂覆2μm厚导电碳层的双面涂炭铝箔(自制)表面(正、负极双面面密度分别为200g/m2、186g /m2),在120℃下烘干,随后进行辊压(正极压实密度为 3.1g/cm3,厚度为84μm;负极压实密度为1. 85g/cm3,厚度为120μm),再分切成正极(120mm × 100mm)、负极(121.5mm×101mm)极片。将极片与12μm聚乙烯+4μmal2o3涂覆多孔膜(上海产)一起组装成尺寸为140mm×100mm×8mm的方形铝塑膜软包叠片锂离子电池,设计容量为8ah。电解液为 1.6mol/llipf6/ec+emc(体积比1∶4,广州产,电池级),添加剂为1.0%1,3-丙磺酸内酯(ps,广州产,电池级)和0.5% 二氟草酸硼酸锂(liodfb,广州产,电池级),注液量为5g/ah。控制电池中正极容量过量10%。用dph200型真空烘箱(合肥产)在85 ℃下对未注液电池进行真空(-0.95mpa)干燥,随后,在露点<-40℃的环境中拆解电芯,截取约3g基本单元(正极+负极+两层隔膜)样品,用917+885kf库仑法水分测定仪(瑞士产) 测试样品的水分,即为电池的水分。将电池分别烘烤24h和36h后分别测试水分,随后同批次电池注液并封装,再搁置24h。
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