电解液添加剂对高电压LiCoO_(2)/C电池电化学性能的影响

高电压钴酸锂电池在能量密度方面具有显著优势,在便携式消费电子设备领域中占据广阔的市场。然而,电压的提高容易加剧钴酸锂电池电极界面上电解液的副反应以及金属离子的溶出,并且高电压钴酸锂充放电过程在环境温度适应性上仍存在不足,这将导致其应用市场受到局限。因此,文中以商用高压钴酸锂和石墨为正、负极材料,制作了1254型电池,并将电池作为研究载体,对比了在1,3,6-己烷三腈(HTCN)电解液添加剂作用下,常温25℃及高温45℃环境下电池充放电性能、循环稳定性的差异。实验结果表明,HTCN电解液添加剂能够在高电压钴酸锂正极界面形成稳定的CEI膜,减少高温下高压钴酸锂中Co离子的溶出,并使其在负极表面还原沉积,有效保护正极材料的晶体结构,从而显著提升电池在高温环境下的电化学性能。

高电压钴酸锂软包电池热失控行为研究

锂离子电池安全性研究至关重要,目前主流的4.4V高电压钴酸锂电池具有更高的能量密度,达到260 Wh/kg以上,所以发生热失控的风险会更大。本文利用加速绝热量热仪对两种品牌公司的高电压钴酸锂软包电池进行热失控研究,评估高电压钴酸锂电池发生热失控的风险,并分析了两种电池发生热失控的行为差异。温度-时间曲线和温度变化率-温度曲线的结果表明,在温度升至80℃左右时,电池内部开始发生缓慢的放热副反应,当温度持续升高到150℃左右时,由于隔膜开始熔化导致正负极短路释放大量的热,加剧了后续副反应的发生,在此温度下数分钟电池发生完全热失控最终达到最高温点600℃左右。在此期间电池温度变化率一直处于线性上升状态。

三氟甲基苯硫醚添加剂对高电压钴酸锂/石墨电池性能的影响

采用三氟甲基苯硫醚作为电解液成膜添加剂,研究添加剂对高电压钴酸锂/石墨电池性能的影响。充放电测试结果表明,1%的三氟甲基苯硫醚显著提高了高电压钴酸锂/石墨电池的循环稳定性。电池在1C倍率下经过100圈循环后的容量保持率从75.4%提高至86.9%。分别研究添加剂对钴酸锂和石墨电极循环前后表面形貌和组份的影响,结果表明三氟甲基苯硫醚能同时在钴酸锂正极和石墨负极表面形成保护膜,有效抑制电解液的分解,提高电极材料结构稳定性,从而提高钴酸锂/石墨电池的循环稳定性。

ADN和HTCN添加剂用于钴酸锂/石墨电池

对比电解液中含添加剂1%己二腈(ADN)与1%1,3,6-己烷三腈(HTCN)的高电压钴酸锂/石墨电池的性能。以1 C在3.0~4.5 V充放电,添加HTCN的电池在25℃下循环650次的容量保持率为88.2%,在45℃下循环450次为88.8%。电化学阻抗谱表明,ADN和HTCN的加入能抑制电解液的分解和材料破坏,HTCN整体上优于ADN。计时电流法、扫描电镜结果表明,ADN和HTCN的加入能抑制电解液的分解,二者作用相当。X射线光电子能谱与电感耦合等离子体发射光谱表明,ADN和HTCN均能在钴酸锂表面成膜,添加HTCN的电池,负极与隔膜上的钴沉积量约为添加ADN电池的1/2。