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众功用电解液添加剂改良高镍正极材料界面稳定性
发布时间:2019-09-27 12:01:00
要害词:正极材料锂电池

跟着锂离子电池能量密度的不时晋升,高镍正极材料的运用也变得日益广泛,更高的镍含量带来更高的容量的同时,也导致正极材料外面的氧化性分明添加,惹起界面稳定性低沉,不光导致电池的可逆容量的衰降,也会导致电池阻抗添加,惹起电池功用衰降。


为了改良高Ni材料的界面稳定性,外面包覆和电解液添加剂都是常用的方法,通过正极外面变成一层惰性层的方法,遏止电解液正极材料外面的氧化剖析。即日,韩国电子技能研讨院的Taeeun Yim(第一作家)、Ji-Sang Yu(通信作家)和东国大学的Young-Kyu Han(通信作家)等人研讨发明电解液中添加二乙烯基砜(DVS)后可以有用的晋升高镍正极材料(NCM721)的界面稳定性,改良高镍材料高温下的轮回稳定性。



为了剖析DVS的电化学特征,作家对添加2%DVS添加剂和一般电解液举行了线性扫描测试(结果如下图所示),从测试结果来看DVS添加剂3.8V尊驾开端正极外面爆发氧化剖析反响,要早于电解液的剖析电位。



一般来说,添加剂正极氧化剖析后会正极外面变成一层惰性层,从而遏止电解液正极外面的进一步氧化剖析,为了验证DVS关于改良NCM721材料界面稳定性的感化,作家关于采用差别电解液的软包电池100℃高温下举行了存储,并对软包电池的内部压力举行了及时监控,从下图中可以看到采用一般电解液的电池存储进程中电池内部压力升高很速,最终电池内部压力抵达了262.6kPa,可是采用2%DVS添加剂电解液的电池颠末存储后电池的内部压力也仅仅升高到了32.2kPa,这也外明DVS添加剂可以先于电解液正极外面爆发氧化剖析,正极外面变成一层惰性层,从而有用的遏止电解液进一步正极外面的剖析,淘汰电解液的产气。



DVS添加剂正极外面变成的惰性层可以有用的改良正极材料的界面稳定性,进而晋升高镍材料的轮回稳定性,作家研讨发明仅管常温下是否添加DVS添加剂NCM721材料都外现出了十分优异的轮回功用,可是高温下DVS添加剂晋升高镍正极材料界面稳定性的感化就凸现出来,60℃下,不添加添加剂的一般电解液的电池颠末100次轮回后容量保持率仅为71.7%,可是电解液中添加2%的DVS添加剂后我们可以观察到材料的轮回稳定性取得了大幅的晋升,100次后容量保持率为91.9%。通过下图b电池100次轮回后的充放电弧线也可以看到,添加DVS添加剂后电池轮回后的极化也分明减轻。同时从下图c也可以看到,DVS添加剂不光可以稳定NCM721材料的界面,关于材料的倍率功用也取得了必定的晋升。




下图为采用差别电解液的NCM721材料轮回前后的SEM图,从图中可以看到采用一般电解液的NCM721材料颠末100次轮回后,NCM颗粒的外面被电解液的剖析产物完备掩盖,而电解液中添加DVS后NCM正极外面轮回后的电解液剖析产物分明淘汰。从交换阻抗测试结果上我们也可以看到,电解液中添加DVS添加剂后电极的中高频阻抗的添加要分明小于采用一般电解液的NCM材料,这都外明DVS添加剂可以正极外面变成一层惰性层,从而有用的遏止电解液正极外面的继续剖析。



为了剖析DVSNCM材料外面变成的惰性层的因素,作家采用红外接纳谱的方法对NCM721材料的外面因素举行了剖析,从测试结果我们可以看到轮回1次后我们正极材料的外面观察到了聚碳酸酯(RCO2R)和碳酸盐因素(Li2CO3),这主要来自于溶剂的剖析。同时我们也采用DVS添加剂电解液的NCM颗粒的外面观察到了聚烷基砜和聚烯烃官能团的接纳信号(1275/cm和1371/cm),这外明DVS确实NCM颗粒的外面爆发了剖析。



Taeeun Yim的研讨外明DVS可以高镍正极材料的外面爆发氧化剖析,从而正极的外面变成一层惰性层,淘汰电解液正极外面的剖析,从而分明的改良高镍NCM材料的轮回稳定性。



稿件根源: 新能源Leade
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