电解质和电极材料接触时相容并保持性质稳定
锂离子电池品电池作为过充电的保护添加剂,当电池处于过充电的高电位下时,联苯发生聚显著降低电解液的离子电导率,从而有效地切断电池电流。另外,一些熟悉的常用括亚硫酸二乙酯(ES)、碳酸氟乙烯酯(FEC)和双三氟甲基磺酸亚胺锂。
电池网有关电剂的综述可以参阅参考文献。疑问电解质添加剂对电极材料包覆涂层是有益的,而且锂离子电池制造商采用了它,正因为许多添加剂是在电池化成时消耗,同时又因为厂家不愿意泄露其采用的加剂,因此很难确定在一个特定的锂离子电池体系内所采用的添加剂或电极材料涂层。有理由期待一种典型的电解质应该包含一种HF消除剂、一种水消除剂、一种SEI膜修饰剂(譬如VC)和一种过充电保护添加剂(譬如联苯)。
作为本章的介绍内容,科学与研究界对于电解质添加剂的认识深度是远落后于产业界的。最新的进展是发现氧化还原偶电解质添加剂2,5-=叔丁基一1,4-=甲醚(DDB),它可以防止I_iFeP04基锂离子电池[1,2]的过充电这些电池以0. 1C卒恒电流充电20h,在正常充电loh内,电池电压大约升至3.9V,并两种18650型LiFeP04/石墨电池电压(。)和电池表面温度(b)与时间的关系曲线 [以14 0mA电流充电与放电(lOh率);电池中含有15mol/L氧化还原偶添加剂2,5二叔丁基1,4-=甲醚(DDB);在过充电保护机制启动期间,提供的能量全部演变为热,使电池温度升高约14 0C]通过DDB分子[104]的氧化还原电位保持于3. 9V。一旦保护过充电的机制启动,电池温度会升高。这是因为过剩的充电能量以热的形式在电池内散发出去;而电极材料没有产生化学变化。DDB添加剂已经显示可以在LiFePO。
基电池中提供数以百次的过充电保护,可以将这种添加剂引入较低成本零售吸塑包装的LiFeP04基电池中,由此可以采用较便宜的充电器对这种单体电池进行O.lC率连续充电。锂离子电池使用薄型(16~40)um)的微孔膜进行电池正极与负极材料之间的绝缘。到目前为止,所有采用液体电解质的锂离子电池产品都使用微孔聚烯烃材料作为隔膜材料,这是因为其具有优良的机械牲质、化学稳定性和可以接受的价格。
非编织材料也得到,但是未得到广泛应用。部分原因归之于制备薄而均匀并具有高拉伸强度的膜十分困难‘10钉。对锂离子电池隔膜的要求包括:
①在机器方向上有高的拉伸强度,以保证自动卷绕的强度需求;
②宽度不伸长或收缩5
③可承受电极材料的挤压而不破裂;
④有效的孔径,低于lUm;
⑤易于被电解质浸润;
⑥与电解质和电极材料接触时相容并保持性质稳定。
微孔聚烯烃材料是由聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的复合物制成。同时用表面活性剂涂覆的材料可以改善其对电解质的浸润性。这些材料可以用干法挤压与拉伸成薄膜,或用湿法——一种溶剂为基础的工艺过程。商品隔膜材料的性质包括孔尺寸、孔隙率和渗透性都有报道,而且在有关生产厂家的网站上也有介绍一般商品隔膜具有0.030~0.lUm的孔径和3026~50%的孔隙率,锂电池厂商商品隔膜的SEM扫描电子显微照片。聚丙烯PP聚乙烯PE聚丙烯PP聚乙烯(PE)材料的熔点较低,可以使它作为热熔断器件工作。
当温度接近聚合物的熔点时,如聚乙烯的135℃和聚丙烯的165℃,孔隙率就会损失。(PPE/PE/PPE)已经得以发展成功,聚丙烯层的设计为维持膜的整体性,而低熔点的聚乙烯层用于一旦出现过高温度状况时将电池切断。聚合物熔融并使孔闭合后,切斯发生,由此使Li—-在电极间的传输停止。显然,这种多组分的隔膜对于帮助确保电池安全是非常有用的。


