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鋰離子電池是目前市面上使用比較廣泛的電池,鋰離子擁有形狀小巧,攜帶方便,可充電量大等優(yōu)勢。目前手機,電腦等電子設備都運用的鋰離子電池,隨著(zhù)鋰離子的廣泛的使用,它的許多性能都被要求提高。于是一大批科研工作者投身到鋰離子添加劑的研究中去了。

目前鋰離子添加劑主要有五大類(lèi),分別是改善SEI膜性能的添加劑、提高鋰離子導電率的添加劑、過(guò)充保護添加劑、改善電池安全性的添加劑、控制電解液中水和HF含量的添加劑。
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首先介紹下改善SEI膜性能的添加劑。在鋰電池最初進(jìn)行充電或者放電的電路循環(huán)時(shí),能在負極的碳棒上產(chǎn)生一種包裹住碳電極的鈍化層,外形為膜狀,即為SEI膜。該膜只允許鋰離子通過(guò),從而避免了有機溶劑對電極的破壞。為了形成效果較好的SEI膜,我們通過(guò)向體系中加入添加劑,這就是改善SEI膜性能的添加劑。

目前使用別較多的是碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代甲酸甲酯、碳酸亞乙烯酯(VC),它們能夠在最初的幾次循環(huán)中產(chǎn)生優(yōu)秀的SEI膜的重要成分,它們化學(xué)性質(zhì)穩定,不溶于有機溶劑,具有良好的導Li+性能,以及抑制溶劑分子共插和還原分解對電極破壞的功能。

接下來(lái)介紹下提高鋰離子導電率的添加劑。提高鋰離子導電率的添加劑是提高電池的導電性能,還可以防止溶劑在某些情況下對電極進(jìn)行破壞。目前使用比較多是一些硼鋰鹽如(C6H3F)O2B(C6H3F2)、(C6F4)O2B(C6F5)等等,他們能形成配合物,以提高鋰鹽在有機溶劑中的溶解度和電導率。另外還有一些冠醚,他們不僅能提高電解液的電導率,而且能夠降低在充電過(guò)程中溶劑的共插和分解的可能性。

過(guò)充電現象在我們日常生活中并不少見(jiàn),網(wǎng)上都會(huì )時(shí)常報道一些電瓶車(chē)因為過(guò)充電自燃的現象,鋰離子電池也不例外,當鋰離子電池過(guò)充電時(shí),由于電池電壓隨著(zhù)極化的增大而迅速上升,勢將引發(fā)正極活性物質(zhì)結構的不可逆變化以及電解液的氧化分解,進(jìn)而產(chǎn)生大量的氣體并放出大量的熱,致使電池內壓和溫度急劇上升,難免存在爆炸、燃燒等不安全隱患。

目前,鋰離子電池的過(guò)充電保護一般采用專(zhuān)用的過(guò)充電保護電路來(lái)實(shí)現。通過(guò)添加劑來(lái)實(shí)現電池的過(guò)充電保護,對于簡(jiǎn)化電池制造工藝,降低電池生產(chǎn)成本具有極其重要的意義。

最后來(lái)介紹下最重要的添加劑-改善電池安全性的添加劑,由于鋰離子電池所采用的溶劑大多易燃,在高溫環(huán)境下容易發(fā)生危險。如果往電解液中添加能夠穩定電解液性質(zhì)的添加劑,就能明顯的提高鋰離子電池安全性能。某些氟代有機溶劑具有較高的閃點(diǎn)且不易燃,可以用來(lái)提高電池在高溫情況下的安全性。某些氟代鏈狀醚如C4F9OCH3能夠改善電池的安全性能,但由于其較低的介電常數,很難與其它介電常數高的有機溶劑如EC、PC等混溶。

在諸多添加劑的護衛下,鋰離子電池的性能得到了更大的改善,使鋰離子電池的安全得到了更大的改善,使其能夠更多的造福人類(lèi)。

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