Как да подобрим инфилтрацията на електролита върху полюса?

1. Електролитна концепция

Електролитът е йонно проводник, който провежда между положителните и отрицателните електроди на батерията. По време на зареждане и разреждане литиевите йони се прехвърлят назад и напред между положителните и отрицателните електроди. Електролитът има относително голямо влияние върху заряда и разреждането на батерията (висока и ниска скорост), живот (цикличен съхранение) и температурен диапазон на приложение.

Подходящите разтворители изискват висока диелектрична константа и нисък вискозитет. Често използвани алкил карбонати като PC и EC имат силна полярност и висока диелектрична константа, но вискозитетът е голям и междумолекулната сила е голям, а литиевите йони се движат в него. Скоростта е бавна. Линейни естери, като DMC (диметилкарбонат) и DEC (диетил карбонат), имат нисък вискозитет, но с ниска диелектрична константа. Следователно, за да се получат разтвори с висока йонна проводимост, те обикновено се използват PC+DEC, EC+DMC и други смесени разтворители.

Електролитът, използван в литиево-йонните батерии, трябва да отговаря на следните основни изисквания:

A. Висока йонна проводимост, обикновено трябва да достигне 1× 10-3 ~ 2 × 10-2 S / cm;

B. Висока термична и химическа стабилност, не се отделят в широк диапазон на напрежение;

C. Широк електрохимичен прозорец, за да се поддържа стабилността на електрохимичните характеристики в широк диапазон на напрежение;

D. Той има добра съвместимост с други части на батерията като електродни материали, електродни колектори на ток и сепаратори;

E. Безопасни, нетоксични и незамърсяващи.

2. Електролитен инфилтрация ефект

Когато литиевата батерия достигне изхвърления стандарт или изведнъж се провали, тя често се разглобява, за да се анализира целта на деградацията или спадането на работата на батерията. Когато редакторът разглобява и анализира литиевата батерия, беше установено, че батерията с лошо изпълнение цикъл често е свързана с лошо инфилтрация ефект на електролита на полюс парче. Когато ефектът на електролитната инфилтрация не е добър, йонната пътна трансмисия става по-далеч, което затруднява совалката от литиеви йони между положителните и отрицателните електроди. Полюсните парчета, които не са в контакт с електролита не могат да участват в електрохимичната реакция на батерията, и интерфейсното съпротивление на батерията се увеличава, което засяга литиево производителност скорост, разряд капацитет и експлоатационен живот на батерията.

Така че, за да се избегнат всички видове недостатъци, ние трябва да се намери начин да се направи електролита колкото е възможно попива на полюс парче. Разбира се, като се има предвид въпроса за разходите, трябва да използваме подходящото количество електролит, колкото е възможно. Количеството електролит влияе върху работата на батерията.

3. Как да се подобри разнителността на електролита

Електролитната инфилтрация на полюсната част включва трифазен контакт на твърди, течни и газ. Когато електролитът се инжектира в отделението на батерията, електролитът първо трябва да разтовари въздуха в случая, а след това електролитът ще се придържа към повърхността на положителните и отрицателните активни материали, а някои електролит ще навлязат в положителна електрода-диафрагмно-отрицателен електрод през диафрагмата на намотката на сърцевината. Между. С течение на времето електролита ще проникне в полюсните парчета, а електролита в диафрагмата ще проникне в полюсните парчета в обратна посока. Когато времето за изправяне е дълго до известна степен, под действието на повърхностното напрежение, инфилтрацията на полюсните парчета ще достигне състояние на равновесие.

В този процес се включва концепция "контактен ъгъл" (ъгъл на намокряне) във физическата химия. Както е показано на фигурата по-долу, синята област на фигурата представлява течността, а сивата област представлява твърдото взаимодействие. След това синята и сивата контактна зона е контактния интерфейс на твърдо-течността. Позицията, при която допирателната на течността пресича твърдото взаимодействие, образува ъгъл θ. Колкото по-малък е ъгълът на контакта θ, толкова по-добре е възхваляемостта на електролита към полюса или диафрагмата. .

Въпреки това, в действителния процес на експлоатация, често е невъзможно да се разбере ефекта на проникване на електролита върху полюс парче. Съгласно принципа на електролитната инфилтрация, споменато по-горе, можем да намерим начини за подобряване на инфилтрационния ефект на електролита върху полюса от следните точки:

(1) Подобряване на процеса на инжектиране

Подобряване на процеса на инжектиране течност е най-конвенционалния метод, който може ефективно да подобри инфилтрацията ефект на електролита по отношение на течност инжектиране ефективност, течност инжекционни условия, време за стояне, и методи за инжектиране на течност.

Инжектирането на течност при вакуумни условия не само улеснява изпускането на газ в клетката, но и намалява съпротивлението на газа към електролитното инжектиране и помага на електролита да проникне в полюса. Принципът е, че вакуумното инжектиране може да намали наличието на газоустойчивост при трифазен интерфейс на твърдо-газовата течност, което позволява на електролита да се допира директно до полюсната част, намалявайки времето на инфилтрация.

Чрез удължаване на времето на стоене под вакуум, той може да гарантира, че електролита е напълно инфилтриран в полюс парче. След инжектирането на течност, с удължено време за застудяване, ъгълът на намокряне между разтвора на електрод и парчето поле постепенно намалява, а радиусът на намокряне постепенно се увеличава и накрая се постига добър ефект на намокряне.

За да се избегне феноменът на недостатъчна електролитна инфилтрация на диафрагмата и полюса парчета, електролитът може да се инжектира в партиди, за да се улесни електролита, за да се инфилтрира напълно полюсните парчета. По принцип този метод на работа е да се увеличи вероятността за контакт с твърдо-течност и разширяване на контактната зона. , В случай на същото количество електролит, времето на проникване може да бъде съкратено.

2) Подобряване на основния процес

Ефектът на електролитната инфилтрация не е свързан с свойствата на частиците на електродния материал, плътността на уплътняване на полюсните парчета и якостта на сърцевината. Различната морфология и размер на частиците на положителните и отрицателните активни материали, проводящи агенти и електролит имат различни инфилтрационни ефекти върху полюсните парчета. Колкото по-голям е размерът на частиците на суровината, толкова по-близо до сферична форма, толкова по-голяма е степента на проникване на електролит и колкото по-дълго време за проникване. Кратко. Когато плътността на уплътняване на полюса парче е твърде голям, порьозността в полюс парче ще намалее, което не е благоприятна за електролит инфилтрация на полюса парче. Необходимо е да се регулира подходящата плътност на уплътняване, за да се отговори на електролитната инфилтрация при условие, че се гарантира нисък импеданс на батерията. Степен. По същия начин, стягането на стека или намотаването ще засегне и електролитната инфилтрация.

Когато намотката е по-хлабава, порите между положителния електрод-сепаратор- отрицателният електрод са по-големи, а количеството натрупан електролит е по-голямо, което води до обогатяване на някои места и липса на някои места, което несъмнено има голямо влияние върху работата на батерията. Когато намотаването е стегнато, това ще повлияе на скоростта на инфилтрация и ефективността на електролита, което не е желателно.

(3) Добавяне на електролитен инфилтратор

Обикновено електролитът се използва е органичен разтворител, а полюсът е неорганичен материал, така че способността да абсорбира електролита е слаба. Добавянето на добавки към електролита също може да подобри инфилтрацията на електролита. Liu Fangfang и други използват флуороетер материал като добавка към електролита. Резултатите от теста показват, че добавянето на малко количество инфилтрат към електролита може ефективно да скъси времето за инжектиране на батерията и значително да подобри работата на батерията, но трябва да се отбележи, че тя се използва като инфилтрант. Когато сумата на добавяне достигне 1%, тя ще има отрицателно въздействие върху производителността на цикъла.

Същността на оразмеряващия агент е повърхностноактивно вещество. Този тип средство за оразмеряване има предимствата на висока повърхностна активност, висока устойчивост на топлина, ниска запалимост и висока химическа стабилност. Добавянето на оразмеряващото вещество към електролита може да намали повърхностното напрежение на течността. Подобряване на способността за намокряне и проникване на електролита към полюс парче, като по този начин подобряване на електрохимичните характеристики на батерията.

Чрез горните няколко метода, ефектът на инфилтрация на електролита върху полюса може да бъде ефективно подобрен. Съкращаването на времето за проникване може да спести производствени разходи, да подобри ефекта на проникване, да намали интерфейс импеданса на батерията и да подобри ефективността на използване на активните материали, като по този начин увеличава капацитета на батерията и подобрява характеристиките на скоростта на разреждане.