鋰電池電解液下降原理

鋰離子電池電解液不發(fā)生副反應(yīng)，理論上可以實現(xiàn)無限循環(huán)。然而，由于傳統(tǒng)的碳酸鹽電解液在陽極和陰極表面不穩(wěn)定，在使用過程中電解液會在陽極和陰極表面分解，導(dǎo)致電池容量不斷下降。

 

電解質(zhì)下降

 

關(guān)于電解液在正負(fù)電極表面的分解反應(yīng)的研究較多，但大部分試驗是在實驗室條件下進(jìn)行的。電池在固定的循環(huán)系統(tǒng)中反復(fù)充放電，導(dǎo)致電池下降，并進(jìn)一步分析了電池下降的機(jī)理。但在實際應(yīng)用中，鋰離子電池的工作狀態(tài)要復(fù)雜得多，如快速加速時間短、充電速度快、擱置時間長等，這些都是導(dǎo)致電解液分解的重要原因。

 

電解液的衰變中含有DMC、EMC等溶劑成分，通過酯交換作用可產(chǎn)生具有相似結(jié)構(gòu)的DEC。這就是為什么在大多數(shù)電解質(zhì)(0.3-1.3%)中發(fā)現(xiàn)少量DEC的原因。

 

鋰離子電池中除溶劑分解反應(yīng)外，電解質(zhì)中的LiPF6也會發(fā)生分解反應(yīng)。一般認(rèn)為，鋰鹽的分解主要是由電解液中的微量水引起的。一般情況下，商用鋰離子電池電解液的含水量小于20mg/L，但電動汽車電池的含水量要高得多(995,643,113和290mg L -1)。POF3是LiPF6在水作用下分解的產(chǎn)物，由于其高反應(yīng)活性，僅在部分電解質(zhì)中存在。而電解液中的POF3則進(jìn)一步分解為產(chǎn)物DFP。雖然DFP是LiPF6的分解產(chǎn)物，但它實際上可以幫助形成更穩(wěn)定的SEI膜，從而提高電池的循環(huán)性能。在LiPF6分解過程中，也會生成少量HF，最終在負(fù)極形成LiF，成為SEI膜的一部分。

 

LiPF6產(chǎn)生在分解的過程中,除了上面的分解產(chǎn)物,也可以與電解液反應(yīng)溶劑,二甲基磷酸(DMFP)生產(chǎn)氟,氟磷酸二乙酯(DEFP),和其他類似的分解產(chǎn)物毒性的有機(jī)磷毒藥,毒藥和有機(jī)磷類可以通過皮膚進(jìn)入人體,這意味著動力電池在拆卸和再利用過程中需要注意有關(guān)人員的保護(hù)，避免與電解液過多接觸。