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              【精品文章推送】 王 龍 測試鋰電池析氣的原位透射紅外電解池技術

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              【精品文章推送】 王 龍 測試鋰電池析氣的原位透射紅外電解池技術

              來源:
              《電源技術》編輯部
              發布時間:
              2020/03/10
              瀏覽量

              測試鋰電池析氣的原位透射紅外電解池技術

               

              作者簡介:王龍(1987—),男,安徽省人,博士研究生,哈爾濱工業大學化工與化學學院,主要研究方向為鋰離子電池高電壓電解液。

               

              摘要:LiNi0.5Mn1.5O4正極材料作為研究電極,將原位透射紅外電解池用于鋰離子電池首次充電時電解液析氣行為研究,評價電解液電化學穩定性及其對正極性能影響。結果表明氟代碳酸乙烯酯(FEC)基電解液具有高的電化學穩定性并且能夠提高正極比容量和電化學循環穩定性,100次循環后容量保持率高達97.9%

              關鍵詞原位;氣體析出;高電壓;鋰離子電池

               

              近年來,電動車及混合電動車的飛速發展對動力鋰離子電池的比能量提出更高的要求。眾所周知,鋰離子電池的比能量與電池的比容量和電壓成正比。因此,高電壓型鋰離子電池符合人們對高比能量電池的需求,成為近年來研究的熱點[1]。然而,高電壓型鋰離子電池的壽命不佳、容量衰減快,并且具有較大的安全隱患。其安全問題很大程度上是由于“氣脹現象”(即電池在儲存和使用過程中,電池內部產生氣體引起電池鼓漲的現象)引起的。因此,如何抑制高電壓型鋰離子電池氣體的產生成為其廣泛應用的關鍵所在[2-4]。目前,對于“氣脹現象”的研究尚淺,難以提出行之有效的解決方案。傳統的非原位表征方法通常是抽取循環后的電池中的氣體進行檢測,這種方法很難確定氣體的最低析出電位,同時對于析出氣體的來源和中間產物也難以確定,這不利于對“氣脹現象”機理進行深入研究,所以發展原位表征手段對于鋰離子電池“氣脹現象”機理的研究顯得格外重要。如何合理利用原位表征方法并結合非原位表征方法來解析氣體的析出行為和機制成為發展高比能量鋰離子電池的關鍵課題之一。

               

              將原位紅外反射光譜應用于電化學體系的研究始于20世紀80年代初[5-6],它在檢測材料表面的吸附物種、中間產物和最終產物以及研究反應分子在電極表面成鍵、配位、取向、轉化等過程中發揮了獨特和重要的作用,有力地推動了電化學學科從宏觀到微觀再到分子水平的發展[7]Sharabi[8]設計了一種原位透射傅里葉變換紅外光譜(FTIRS)電解池,對LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料在LiTFSI/1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓雙(三氟甲磺酰)亞胺鹽(BMPTFSI)電解液中析出的氣體種類進行了研究。實驗結果表明,在電壓低于5.5 V時,離子液體是穩定的,但當電極電壓高于4.7 V時,LiNi0.8Co0.15Al0.05O2會有氧析出,并且檢測到有COCO2氣體的析出,這是由于材料析出的氧會與炭黑或者離子液體發生直接反應而產生的。本文通過設計一種便于電池氣體檢測的原位透射紅外電解池利用正極材料LiNi0.5Mn1.5O4制備的電極為研究電極,分別研究了電解液體系為碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)(體積比為11)氟代碳酸乙烯酯(FEC)+DMC(體積比為14)在首次充電過程中不同電壓下的氣體產生情況,同時對電解液的電化學穩定性及其對5 V LiNi0.5Mn1.5O4正極材料電化學性能的影響也進行了研究。

              閱讀原文請點擊鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NzE3MDAxNg==&mid=2670499693&idx=1&sn=760665a55124f362db7606fdb21c91c2&chksm=f6611262c1169b744b2495f98a9d33515f47c49b857b5d0318a5d822270cf7f10ff66c6baea8&token=1774503337&lang=zh_CN#rd

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