鋰離子電池耐高溫性能的提升方法

不管是哪種形狀的電池,溫度對其的影響都不可小覷。溫度不同,將影響鋰電池的安全、壽命、功能、性能等,尤其是在高溫的環境下,電池性能將會受到更大的影響。那鋰離子電池耐高溫性能的提升方法有哪些呢?

鋰離子電池著火圖片

(1)正極材料的改進

針對鋰電池高溫下迴圈性能較差的現象,可以通過對正極材料改性,從而改善其高溫迴圈性能,目前對於正極的材料改性主要有體相摻雜,表面修飾等。

體相摻雜包括陽離子摻雜、陰離子摻雜、複合摻雜等。陽離子摻雜主要針對錳酸鋰材料,通過摻入低價的陽離子後,Mn元素在晶體中被部分取代,使其平均價態升高,晶格常數減小,從而減少了錳溶解;另一方面,取代陽離子與氧之間的鍵強度高於錳離子與氧之間的鍵強度,從而使其結構更穩定,抑制了Jahn-Teller效應的發生。常用的摻雜陽離子元素有Al、Mg、Fe、Ni等。陰離子摻雜主要包括F,Cr等,利用這些電負性較大的陰離子部分取代氧離子,從而提高材料的穩定性。複合摻雜則是摻雜多種陽離子和陰離子。

體相摻雜的方法可以一定程度上改善電池的迴圈性能,但是會造成鋰離子電池初始容量的下降,目前還未找到最理想的摻雜方法。

表面修飾的方法可以減少材料與電解液的直接接觸並減小材料的比表面積,從而減少了金屬離子的溶解。較常用的方法是利用金屬氧化物、金屬氟化物及較穩定的正極材料等對材料進行包覆。

鋰離子電池著火圖片

(2)電解液的改進

對於電解液的改進主要是通過改變導電鹽,使用添加劑等方法來改善其迴圈性能。

正極材料溶解的原因是由於電解液中存在HF,那麼減少HF的產生,則可以防止正極材料的溶解。正常,可以通過使用LiBOB鋰鹽,減少HF產生,降低金屬鐵的溶出,從而提高了磷酸鐵鋰電池的高溫迴圈性能;採用LiC104導電鹽和LiBF4與LiBOB混合導電鹽,也可改善了磷酸鐵鋰電池的高溫性能。此外,還可以採用有機矽如矽烷等除水添加劑,減少HF的生成。

除了防止正極金屬離子的溶出外,也需要減少電解液中金屬離子在石墨表面的沉積。研究表明可以用添加劑的方式,添加劑抑制金屬離子在石墨表面沉積有兩種途徑,一是在負極表面形成緻密的鈍化膜,從而阻礙金屬離子與石墨電極的接觸,進而減少了金屬離子的沉積;另一種是通過將金屬離子束縛在電解液中,從而抑制了金屬離子的沉積。

(3)新型粘結劑

粘結劑是鋰離子電池極片的重要組成部分,對於電池的性能有顯著的影響。使用CMC粘結劑極片的性能,與PVDF粘結劑相比,使用CMC粘結劑的鋰離子電池顯示出更好的迴圈性能和倍率性能。

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