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聯(lián)系人:張經(jīng)理
根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗,鋰離子電池壽命衰減的主要原因之一就是活性鋰損失。該損失除了析鋰造成的死鋰(也有文章報道過死鋰復(fù)活,但是這種死而復(fù)生的神跡尚未見其它課題組證實)之外,還有就是電解液中的電解質(zhì),溶劑的副反應(yīng)消耗活性鋰。電解液的分解不僅消耗活性鋰,其形成的鈍化膜會包覆顆粒表面、增加界面阻抗,填充極片孔隙、增加液相傳質(zhì)阻力,進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)極過電勢增加,增加析鋰風(fēng)險。析出的鋰又能與電解液發(fā)生新的副反應(yīng)。這樣形成了一個正向反饋,導(dǎo)致電池性能衰減越來越嚴(yán)重。因此,搞清楚電解液分解的反應(yīng)路徑和反應(yīng)產(chǎn)物,對延緩電池衰減速率有重要意義。這里主要介紹電解液的分解情況,解釋電解液分解對鋰離子電池壽命的影響。電解液的分解分為熱分解和電化學(xué)分解兩部分。熱分解可以理解為擱置過程中電解液由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的分解,其高溫分解速率大于低溫分解速率。
電解液的電化學(xué)分解包括電化學(xué)還原分解和電化學(xué)氧化分解。通過分析正、負(fù)極上的副產(chǎn)物可以分別推斷氧化分解和還原分解的機(jī)制。而通過提取拆解電池后的電解液獲得的副產(chǎn)物,則可能包含氧化分解副產(chǎn)物和還原分解副產(chǎn)物。實際上,電解液的成分非常復(fù)雜。比如下面商用電池的電解液,含有多種添加劑,在化成之后依然能檢測到VC、EMFP、FEC、DEFP等。而在20℃循環(huán)失效的電池中提取的電解液里,有些添加劑都消耗殆盡;而在45℃循環(huán)的電池中有些電池還略有剩余。這從側(cè)面表明,添加劑在循環(huán)過程中不斷消耗,有些添加劑的耗盡可能是電池快速衰減的導(dǎo)火索之一。最重要的,雖然各種研究讓從業(yè)者對電解液的分解有了一些認(rèn)識,知道了電解液分解不利于電池壽命,也給電解液的設(shè)計提供了一些指導(dǎo),但是這種不利該如何量化,一直是重大問題。這也是電池壽命預(yù)測難以實現(xiàn)的原因之一。