添加浸潤劑對高容量電池性能的影響
2014-12-01 00:21:13劉方方李炳
科技創新導報 2014年24期
劉方方+李炳
摘 要：該文研究了一種氟醚材料作為電解液的添加劑，對高容量鋰離子電池性能的影響。結果表明添加此材料可以有效地改善電解液的浸潤效果，縮短注液時間，并且可以明顯提高電池的循環性能。通過優化實驗，最終確定了該材料的添加量在0.5%時對電池性能改善的效果最好。
關鍵詞：鋰離子電池 電解液 添加劑 浸潤劑
中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0044-02
鋰離子電池最早誕生于1989年，Sony公司申請了石油焦為負極、LiCoO2為正極、LiPF6溶于PC+EC混合溶劑作為電解液的二次電池體系的專利。并在1990年開始其推向商業市場。由于這一體系不含金屬鋰，日本人命名為鋰離子電池，這種說法最終被這類電池具有高電壓、高功率、長壽命、無污染等優點，適應了微電子和環保的要求，迅速席卷整個電池市場。因此一經推出，立即激發了全球范圍內研發二次鋰離子電池的狂潮[1-3]。伴隨著消耗類電子產品的暴發性增長，人們對電池性能的要求越來越高，從1991年SONY公司制造的18650容量為900 mAh，發展至今容量最高已達到4200 mAh。
超高的能量密度的提高來自于限定的空間中活性物質的增加，孔隙率必然就會減少，這種情況下電解液的浸潤性則對電池的性能以及加工起到至關重要的作用。本論文主要研究的就是將一種氟醚材料（記作符號A2）作為電解液的添加劑，對高容量鋰離子電池性能的影響。
1 實驗
在EC/DMC/EA=30∶45∶25， 1.2 mol LiFP6中加入0%A2、0.5%A2、1%A2添加劑，注入到2600 mAh 18650電芯當中，檢測其對電池注液速度的影響，并測試不同含量的A2添加劑對電池綜合性能的影響。
2 實驗結果與分析
2.1 不同含量A2的添加劑對電解液滲透速度的影響
測試添加浸潤劑A2的含量分別為0%、0.5%、1%之后的電解液在電芯中的滲透速度，實驗結果用注液時間表示。測試結果如圖1所示。
結果表明，添加浸潤劑A2后，注液速度有明顯的改善。注液時間越短，表明滲透速度越快。因此，可以得到不同含量A2添加劑對滲透速度的改善效果順序為：1%A2>0.5A2>0%A2。
2.2 不同含量的A2浸潤劑對電解液性能的影響
對添加A2含量分別是0%、0.5%、1%的浸潤劑之后的電解液性能進行倍率性能對比實驗、倍率放電中值電壓對比實驗，實驗結果如圖2、3所示。
實驗結果表明通過添加浸潤性后，倍率性能有不同程度的提高，在大電流下更加明顯，這是由于浸潤劑增強了電解液與正負極材料之間的浸潤性，減小了固液雙電層的阻抗；放電中值電壓也有不同程度的提高，這也得益于雙電層阻抗的減少。
2.3 不同含量的A2浸潤劑對電池cycle循環的影響
對注入不同電解液2.6Ah的18650電芯在常溫下進行cycle循環測試，測試結果如圖4所示。
實驗結果表明：注了三種不同電解液的2.6Ah的18650電芯在常溫下采用1C進行循環，未添加任何添加劑的組循環400周保持率最高，達到了91.6%，而添加了0.5%A2的組別循環400周保持率為88.6%，添加了1%A2的組別保持率最差為77.4%，這說明過多的添加浸潤劑A2會對電池循環性能造成負面影響，這很可能是與A2本身的醚類結構有關。
3 結論
該文研究了向使用一種氟醚材料（A2）作為浸潤劑加入到電解液中，對電解液的浸潤性能、倍率性能和循環性能上的影響。結果表明加入少量的浸潤劑A2可以有效改善注液速度，在高壓實密度材料下尤為明顯，并且倍率性能也有少量的提高，在加入量少于0.5%的情況下，循環性能可以接受，但達到1%的時候則對循環性能有明顯的負面影響。對比實驗的結果顯示該添加劑A2含量為0.5%時，對電池的綜合性能改善結果最佳。
參考文獻
[1] 郭炳焜，徐徽，王先友，等.鋰離子電池[M].長沙：中南大學出版社，2002：1-4.
[2] Zhang SS.A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries[J].J. Power Sources，2007（164）：351-364.
[3] Ting Feng，Feng Wu，Chuan Wu，Xindong Wang，Gensheng Feng，Huiying Yang，A free-standing，self-assembly ternary membrane with high conductivity for lithium-ion batteries[J].Solid State Ionics， 2012（221）：28-34.
[4] 陳京才，崔燕，夏信德，等.LiFePO4/Li4Ti5O12鋰離子電池的制備與研究[J].電池工業，2010，15（1）：30-33.
摘 要：該文研究了一種氟醚材料作為電解液的添加劑，對高容量鋰離子電池性能的影響。結果表明添加此材料可以有效地改善電解液的浸潤效果，縮短注液時間，并且可以明顯提高電池的循環性能。通過優化實驗，最終確定了該材料的添加量在0.5%時對電池性能改善的效果最好。
關鍵詞：鋰離子電池 電解液 添加劑 浸潤劑
中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0044-02
鋰離子電池最早誕生于1989年，Sony公司申請了石油焦為負極、LiCoO2為正極、LiPF6溶于PC+EC混合溶劑作為電解液的二次電池體系的專利。并在1990年開始其推向商業市場。由于這一體系不含金屬鋰，日本人命名為鋰離子電池，這種說法最終被這類電池具有高電壓、高功率、長壽命、無污染等優點，適應了微電子和環保的要求，迅速席卷整個電池市場。因此一經推出，立即激發了全球范圍內研發二次鋰離子電池的狂潮[1-3]。伴隨著消耗類電子產品的暴發性增長，人們對電池性能的要求越來越高，從1991年SONY公司制造的18650容量為900 mAh，發展至今容量最高已達到4200 mAh。
超高的能量密度的提高來自于限定的空間中活性物質的增加，孔隙率必然就會減少，這種情況下電解液的浸潤性則對電池的性能以及加工起到至關重要的作用。本論文主要研究的就是將一種氟醚材料（記作符號A2）作為電解液的添加劑，對高容量鋰離子電池性能的影響。
1 實驗
在EC/DMC/EA=30∶45∶25， 1.2 mol LiFP6中加入0%A2、0.5%A2、1%A2添加劑，注入到2600 mAh 18650電芯當中，檢測其對電池注液速度的影響，并測試不同含量的A2添加劑對電池綜合性能的影響。
2 實驗結果與分析
2.1 不同含量A2的添加劑對電解液滲透速度的影響
測試添加浸潤劑A2的含量分別為0%、0.5%、1%之后的電解液在電芯中的滲透速度，實驗結果用注液時間表示。測試結果如圖1所示。
結果表明，添加浸潤劑A2后，注液速度有明顯的改善。注液時間越短，表明滲透速度越快。因此，可以得到不同含量A2添加劑對滲透速度的改善效果順序為：1%A2>0.5A2>0%A2。
2.2 不同含量的A2浸潤劑對電解液性能的影響
對添加A2含量分別是0%、0.5%、1%的浸潤劑之后的電解液性能進行倍率性能對比實驗、倍率放電中值電壓對比實驗，實驗結果如圖2、3所示。
實驗結果表明通過添加浸潤性后，倍率性能有不同程度的提高，在大電流下更加明顯，這是由于浸潤劑增強了電解液與正負極材料之間的浸潤性，減小了固液雙電層的阻抗；放電中值電壓也有不同程度的提高，這也得益于雙電層阻抗的減少。
2.3 不同含量的A2浸潤劑對電池cycle循環的影響
對注入不同電解液2.6Ah的18650電芯在常溫下進行cycle循環測試，測試結果如圖4所示。
實驗結果表明：注了三種不同電解液的2.6Ah的18650電芯在常溫下采用1C進行循環，未添加任何添加劑的組循環400周保持率最高，達到了91.6%，而添加了0.5%A2的組別循環400周保持率為88.6%，添加了1%A2的組別保持率最差為77.4%，這說明過多的添加浸潤劑A2會對電池循環性能造成負面影響，這很可能是與A2本身的醚類結構有關。
3 結論
該文研究了向使用一種氟醚材料（A2）作為浸潤劑加入到電解液中，對電解液的浸潤性能、倍率性能和循環性能上的影響。結果表明加入少量的浸潤劑A2可以有效改善注液速度，在高壓實密度材料下尤為明顯，并且倍率性能也有少量的提高，在加入量少于0.5%的情況下，循環性能可以接受，但達到1%的時候則對循環性能有明顯的負面影響。對比實驗的結果顯示該添加劑A2含量為0.5%時，對電池的綜合性能改善結果最佳。
參考文獻
[1] 郭炳焜，徐徽，王先友，等.鋰離子電池[M].長沙：中南大學出版社，2002：1-4.
[2] Zhang SS.A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries[J].J. Power Sources，2007（164）：351-364.
[3] Ting Feng，Feng Wu，Chuan Wu，Xindong Wang，Gensheng Feng，Huiying Yang，A free-standing，self-assembly ternary membrane with high conductivity for lithium-ion batteries[J].Solid State Ionics， 2012（221）：28-34.
[4] 陳京才，崔燕，夏信德，等.LiFePO4/Li4Ti5O12鋰離子電池的制備與研究[J].電池工業，2010，15（1）：30-33.
摘 要：該文研究了一種氟醚材料作為電解液的添加劑，對高容量鋰離子電池性能的影響。結果表明添加此材料可以有效地改善電解液的浸潤效果，縮短注液時間，并且可以明顯提高電池的循環性能。通過優化實驗，最終確定了該材料的添加量在0.5%時對電池性能改善的效果最好。
關鍵詞：鋰離子電池 電解液 添加劑 浸潤劑
中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0044-02
鋰離子電池最早誕生于1989年，Sony公司申請了石油焦為負極、LiCoO2為正極、LiPF6溶于PC+EC混合溶劑作為電解液的二次電池體系的專利。并在1990年開始其推向商業市場。由于這一體系不含金屬鋰，日本人命名為鋰離子電池，這種說法最終被這類電池具有高電壓、高功率、長壽命、無污染等優點，適應了微電子和環保的要求，迅速席卷整個電池市場。因此一經推出，立即激發了全球范圍內研發二次鋰離子電池的狂潮[1-3]。伴隨著消耗類電子產品的暴發性增長，人們對電池性能的要求越來越高，從1991年SONY公司制造的18650容量為900 mAh，發展至今容量最高已達到4200 mAh。
超高的能量密度的提高來自于限定的空間中活性物質的增加，孔隙率必然就會減少，這種情況下電解液的浸潤性則對電池的性能以及加工起到至關重要的作用。本論文主要研究的就是將一種氟醚材料（記作符號A2）作為電解液的添加劑，對高容量鋰離子電池性能的影響。
1 實驗
在EC/DMC/EA=30∶45∶25， 1.2 mol LiFP6中加入0%A2、0.5%A2、1%A2添加劑，注入到2600 mAh 18650電芯當中，檢測其對電池注液速度的影響，并測試不同含量的A2添加劑對電池綜合性能的影響。
2 實驗結果與分析
2.1 不同含量A2的添加劑對電解液滲透速度的影響
測試添加浸潤劑A2的含量分別為0%、0.5%、1%之后的電解液在電芯中的滲透速度，實驗結果用注液時間表示。測試結果如圖1所示。
結果表明，添加浸潤劑A2后，注液速度有明顯的改善。注液時間越短，表明滲透速度越快。因此，可以得到不同含量A2添加劑對滲透速度的改善效果順序為：1%A2>0.5A2>0%A2。
2.2 不同含量的A2浸潤劑對電解液性能的影響
對添加A2含量分別是0%、0.5%、1%的浸潤劑之后的電解液性能進行倍率性能對比實驗、倍率放電中值電壓對比實驗，實驗結果如圖2、3所示。
實驗結果表明通過添加浸潤性后，倍率性能有不同程度的提高，在大電流下更加明顯，這是由于浸潤劑增強了電解液與正負極材料之間的浸潤性，減小了固液雙電層的阻抗；放電中值電壓也有不同程度的提高，這也得益于雙電層阻抗的減少。
2.3 不同含量的A2浸潤劑對電池cycle循環的影響
對注入不同電解液2.6Ah的18650電芯在常溫下進行cycle循環測試，測試結果如圖4所示。
實驗結果表明：注了三種不同電解液的2.6Ah的18650電芯在常溫下采用1C進行循環，未添加任何添加劑的組循環400周保持率最高，達到了91.6%，而添加了0.5%A2的組別循環400周保持率為88.6%，添加了1%A2的組別保持率最差為77.4%，這說明過多的添加浸潤劑A2會對電池循環性能造成負面影響，這很可能是與A2本身的醚類結構有關。
3 結論
該文研究了向使用一種氟醚材料（A2）作為浸潤劑加入到電解液中，對電解液的浸潤性能、倍率性能和循環性能上的影響。結果表明加入少量的浸潤劑A2可以有效改善注液速度，在高壓實密度材料下尤為明顯，并且倍率性能也有少量的提高，在加入量少于0.5%的情況下，循環性能可以接受，但達到1%的時候則對循環性能有明顯的負面影響。對比實驗的結果顯示該添加劑A2含量為0.5%時，對電池的綜合性能改善結果最佳。
參考文獻
[1] 郭炳焜，徐徽，王先友，等.鋰離子電池[M].長沙：中南大學出版社，2002：1-4.
[2] Zhang SS.A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries[J].J. Power Sources，2007（164）：351-364.
[3] Ting Feng，Feng Wu，Chuan Wu，Xindong Wang，Gensheng Feng，Huiying Yang，A free-standing，self-assembly ternary membrane with high conductivity for lithium-ion batteries[J].Solid State Ionics， 2012（221）：28-34.
[4] 陳京才，崔燕，夏信德，等.LiFePO4/Li4Ti5O12鋰離子電池的制備與研究[J].電池工業，2010，15（1）：30-33.
