Hogyan lehetne javítani az elektrolit pólusdarabra való beszivárgási hatását?

1. Elektrolit-koncepció

Az elektrolit egy ionvezető, amely az akkumulátor pozitív és negatív elektródái között vezet. Töltés és kisütés során a lítiumionok oda-vissza átkerülnek a pozitív és a negatív elektródák között. Az elektrolit viszonylag nagy hatással van az akkumulátor&# 39 töltési és kisütési teljesítményére (magas és alacsony sebesség), élettartamára (ciklikus tárolás) és hőmérsékleti alkalmazási tartományára.

A megfelelő oldószerek nagy dielektromos állandót és alacsony viszkozitást igényelnek. Az általánosan használt alkil-karbonátok, például a PC és az EC erős polaritással és nagy dielektromos állandóval rendelkeznek, de a viszkozitás nagy, az intermolekuláris erő nagy, és a lítiumionok mozognak benne. A sebesség lassú. A lineáris észterek, például a DMC (dimetil-karbonát) és a DEC (dietil-karbonát) alacsony viszkozitásúak, de alacsony dielektromos állandóval rendelkeznek. Ezért nagy ionvezető képességű oldatok előállításához általában PC + DEC, EC + DMC-t és más kevert oldószereket használnak.

A lítium-ion akkumulátorokban használt elektrolitnak általában a következő alapvető követelményeknek kell megfelelnie:

a. Magas ionvezető képesség, általában eléri az 1 × 10-3 ~ 2 × 10-2 S / cm-t;

b. Nagy hő- és kémiai stabilitás, széles feszültségtartományban nem történik elválasztás;

c. Széles elektrokémiai ablak az elektrokémiai teljesítmény stabilitásának fenntartására széles feszültségtartományban;

d. Jól kompatibilis az akkumulátor egyéb részeivel, például elektróda anyagokkal, elektródáram-gyűjtőkkel és elválasztókkal;

e. Biztonságos, nem mérgező és nem szennyező.

2. Elektrolit infiltrációs hatás

Amikor a lítium akkumulátor eléri az eldobási normát, vagy hirtelen meghibásodik, gyakran szétszerelik, hogy elemezzék az akkumulátor&# 39 teljesítményének romlását vagy csökkenését. Amikor a szerkesztő szétszerelte és elemezte a lítium elemet, kiderült, hogy a gyenge ciklusteljesítményű akkumulátor gyakran összefügg az elektrolit pólusdarabra gyakorolt ​​gyenge beszivárgási hatásával. Amikor az elektrolit infiltrációs hatás nem jó, az ionátvitel útja messzebbre kerül, ami gátolja a lítiumionok ingadozását a pozitív és a negatív elektródák között. Azok a póluselemek, amelyek nem érintkeznek az elektrolittal, nem vehetnek részt az akkumulátor elektrokémiai reakciójában, és az akkumulátor interfész-ellenállása nő, ami befolyásolja a lítium sebességét, az akkumulátor kisütési kapacitását és élettartamát.

Tehát mindenféle hátrány elkerülése érdekében meg kell találnunk a módját annak, hogy az elektrolit a lehető legnagyobb mértékben áztassa a pólusdarabot. Természetesen, figyelembe véve a költség kérdését, a lehető megfelelő mennyiségű elektrolitot kell felhasználnunk. Az elektrolit mennyisége befolyásolja az akkumulátor teljesítményét.

3. Hogyan javítható az elektrolit nedvesíthetősége

A póluselem elektrolit beszivárgása magában foglalja a szilárd, folyékony és gáz háromfázisú érintkezését. Amikor az elektrolitot befecskendezik az elemtartóba, az elektrolitnak először ki kell ürítenie a tokban lévő levegőt, majd az elektrolit tapad a pozitív és negatív aktív anyagok felületére, és néhány elektrolit a pozitív elektróda-membrán negatívba kerül elektródát a tekercsmag membránján keresztül. között. Az idő múlásával az elektrolit behatol a pólusdarabokba, a membránban lévő elektrolit pedig a pólusrészeket fordított irányban. Amikor az állási idő bizonyos mértékig hosszú, a felületi feszültség hatására a pólusdarabok beszivárgása eléri az egyensúlyi állapotot.

Ebben a folyamatban egy koncepció&"érintkezési szög GG"; (nedvesítési szög) a fizikai kémia részt vesz. Amint az az alábbi ábrán látható, az ábra kék területe a folyadékot, a szürke terület pedig a szilárd felületet jelöli. Ekkor a kék és a szürke érintkezési terület a szilárd-folyadék érintkezési felület. Az a helyzet, ahol a folyadék érintője metszik a szilárd határfelületet, angle szöget képez. Minél kisebb az érintkezési szög θ, annál jobban nedvesíthető az elektrolit a pólusrészhez vagy a membránhoz. .

A tényleges működési folyamat során azonban gyakran lehetetlen felfogni az elektrolit pólusdarabra való beszivárgási hatását. Az elektrolit beszivárgás fent említett elve szerint a következő pontokból találhatunk módot az elektrolit pólus darabra való beszivárgásának javítására:

(1) Javítsa az injektálási folyamatot

A folyadékbefecskendezési folyamat javítása a legáltalánosabb módszer, amely hatékonyan javíthatja az elektrolit beszivárgási hatását a folyadékbefecskendezés hatékonysága, a folyadékbefecskendezés körülményei, az állóidő és a folyadékbefecskendezési módszerek szempontjából.

A folyadékbefecskendezés vákuumban nem csak megkönnyíti a cella gázkibocsátását, hanem csökkenti a gáz ellenállását az elektrolit befecskendezésével szemben, és segíti az elektrolit behatolását a pólusdarabokba. Az elv az, hogy a vákuum-befecskendezéssel csökkenthető a gázellenállás megléte a szilárd gáz-folyadék háromfázisú határfelületen, lehetővé téve az elektrolit számára, hogy közvetlenül érintkezzen a pólusdarabbal, csökkentve a beszivárgási időt.

Meghosszabbítva a vákuumban való tartózkodás idejét, biztosíthatja, hogy az elektrolit teljesen beszivárogjon a pólusdarabba. Folyadékbefecskendezés után az állóidő meghosszabbításával az elektródoldat és a pólusrész közötti nedvesítési szög fokozatosan csökken, a nedvesedési sugár fokozatosan növekszik, és végül jó nedvesítési hatást érünk el.

A membrán és a pólusdarabok elégtelen elektrolit-beszivárgásának elkerülése érdekében az elektrolit adagokban adagolható, hogy megkönnyítse az elektrolit teljes behatolását a pólusdarabokba. Elvileg ez a műveleti módszer a szilárd-folyadék érintkezés valószínűségének növelését és az érintkezési terület kibővítését jelenti. , Ugyanolyan mennyiségű elektrolit esetén a beszivárgási idő lerövidíthető.

(2) Javítsa az alapfolyamatot

Az elektrolit beszivárgási hatás nem független az elektród anyagrészecskék tulajdonságaitól, a pólusrészek tömörítési sűrűségétől és a mag tömítettségétől. A pozitív és negatív aktív anyagok, vezetőképes anyagok és elektrolit különböző morfológiájának és részecskeméretének különböző infiltrációs hatása van a pólusdarabokra. Minél nagyobb az alapanyag részecskemérete, annál közelebb van a gömb alakúhoz, annál nagyobb az elektrolit behatolási sebessége, és annál hosszabb az infiltráció ideje. rövid. Ha a pólusrész tömörítési sűrűsége túl nagy, akkor a pólus porozitása csökken, ami nem kedvez a pólusrész elektrolit beszivárgásának. Be kell állítani a megfelelő tömörítési sűrűséget, hogy megfeleljen az elektrolit beszivárgásának, azzal a feltétellel, hogy alacsony az akkumulátor impedanciája. fokozat. Hasonlóképpen, a cella verem vagy a tekercselés szorossága is befolyásolja az elektrolit beszivárgását.

Ha a tekercselés lazább, a pozitív elektróda - az elválasztó - a negatív elektróda közötti pórusok nagyobbak, és a felhalmozódott elektrolit mennyisége nagyobb, ami helyenként dúsulást és néhol hiányt eredményez, ami kétségtelenül nagy hatással van a az akkumulátor teljesítménye. Ha szoros a tekercselés, ez befolyásolja az elektrolit beszivárgási sebességét és hatékonyságát, ami nem kívánatos.

(3) Adjunk hozzá elektrolit infiltrációt

Az általában használt elektrolit szerves oldószer, a pólusdarab pedig szervetlen anyag, ezért az elektrolit elnyelésének képessége gyenge. Adalékanyagok hozzáadása az elektrolithoz szintén javíthatja az elektrolit beszivárgását. Liu Fangfang és mások fluoréter-anyagot használtak az elektrolit adalékaként. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy kis mennyiségű infiltráns hozzáadása az elektrolithoz hatékonyan lerövidítheti az akkumulátor befecskendezési idejét és jelentősen javíthatja az akkumulátor ciklusteljesítményét, de meg kell jegyezni, hogy infiltránsként használják. Amikor az összeadás mennyisége eléri az 1% -ot, negatív hatással lesz a ciklus teljesítményére.

A méretező anyag lényege egy felületaktív anyag. Ez a fajta méretezőszer előnye a magas felületi aktivitás, a magas hőstabilitás, az alacsony tűzveszélyesség és a nagy kémiai stabilitás. A méretező anyag hozzáadása az elektrolithoz csökkentheti a folyadék felületi feszültségét. Javítsa az elektrolit nedvességtartalmát és behatolási képességét a pólus darabjához, ezáltal javítva az akkumulátor elektrokémiai teljesítményét.

A fenti számos módszerrel hatékonyan javítható az elektrolit pólusrészre való beszivárgási hatása. A beszivárgási idő lerövidítése megtakaríthatja a gyártási költségeket, javíthatja a beszivárgási hatást, csökkentheti az akkumulátor interfész impedanciáját és javíthatja az aktív anyagok felhasználási hatékonyságát, ezáltal növelve az akkumulátor kapacitását és javítva a kisütési sebesség jellemzőit.