Li2CO3材料在锂离子电池中过充产气的作用机理
2021-05-24袁雪芹金俊成谢成根常文贵苌梦凡
袁雪芹,金俊成,谢成根,常文贵,苌梦凡,孙 澳
(皖西学院 材料与化工学院,安徽 六安 237012)
随着人们对电动车续航里程要求的提高,三元材料因其高能量密度而备受关注[1],但其安全性能却困扰着众多研发人员。有研究表明,在电解液中添加氧化还原添加剂,氧化还原电对在正负极间的穿梭反应消耗电子进而阻止电压上升,以及聚合物和阻燃添加剂通过生成大量的副产物覆盖活性物质隔绝氧气达到阻止热失控的效果等[2-3]。对电池盖板进行特殊的结构设计,通过电池防爆阀和翻转片(SSD)两种结构实现电池的断路防护和泄压防护[4-5]。机械结构件起到安全防护的前提是,电池内部在过充过程中产生足够多的气体,其压力使得翻转片翻转及防爆阀冲起。Sony公司1994年在LiCoO2电池正极材料中加入Li2CO3材料[6],通过过充产气并结合机械结构件起到过充安全防护的作用,但Li2CO3过充安全防护机理至今仍未进行详细的分析。
1 实验
1.1 试剂与原料
E858E电解液(配方:1M LiPF6, EC/EMC 3/7 (w/w)),采购自广州天赐;碳酸锂粉体材料(电池级);去离子水。药品采购后均直接使用,没有进行二次处理。
1.2 实验仪器
GSL-1400X 型管式炉;MSK-130 型热封机;DZF-6020 型真空干燥箱;VGB-10-II 型手套箱;SP-H550 型磁力搅拌器;岛津GC Nexis 2030 型气相色谱法,检测器为势垒放电电离检测器(BID),气相色谱烘箱的温度设定为300 ℃,氦气被用作载气,气体的保留时间(RT)为20分钟。
1.3 实验电解液的配制
实验电解液的配制,主要有“纯电解液+适量 Li2CO3粉体材料”以及“纯电解液+去离子水”两种。针对“纯电解液+适量 Li2CO3材料”电解液配置,按照质量比(0.2wt%或2wt%)于手套箱中称量适量Li2CO3粉体材料,倒入装有电解液的锥形瓶中,搅拌时长4 h。……
