數(shù)碼相機(jī)鋰聚合物電池
803243 1050mah 3.7v
厚度：8.0mm
寬度：32.0mm
長度：43.0mm Max ( 含保護(hù)板)
總結(jié)低溫鋰離子啟動電池用電解液及電極材
來源：藍(lán)泰陽作者：Bluetaiyang瀏覽次數(shù)：1427發(fā)布時(shí)間：2022-04-16 16:16:38
總結(jié)低溫鋰離子啟動電池用電解液及電極材
普通鋰離子電池低溫性能差，在極寒條件（一40℃以下）幾乎無法充放電。為此，亟需開發(fā)出功率密
度高、低溫放電性能優(yōu)異的新型鋰離子啟動電池。鋰離子電池低溫性能受電解液和正負(fù)極材料影響。
開發(fā)低溫鋰離子啟動電池，首先要從電解液和正、負(fù)極材料改性入手，以提升鋰離子電池的低溫放電容量、功率密度、循環(huán)壽命等性能。
鋰電池低溫性能主要與電解液的低溫導(dǎo)電能力、鋰離子在活性電極材料中的擴(kuò)散獻(xiàn)力、電極界面性質(zhì)
有關(guān)。電解液、正極材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑對鋰離子及電子的遷移有較大的影響。
鋰離子電池低溫性能差的原因主要有以下幾個方面∶
（1）低溫下電解液的黏度增大，甚至部分變?yōu)槟虘B(tài)，致使離子電導(dǎo)率顯著降低;
（2）低溫下電解液與負(fù)極、隔膜的相容性變差，影響鋰離子的正常傳輸;
（3）低溫下鋰離子在活性電極材料內(nèi)部的擴(kuò)散能力下降，電荷轉(zhuǎn)移阻抗顯著增大;
（4）低溫下負(fù)極易析鋰，析出的鋰易與電解液反應(yīng)，其產(chǎn)物沉積導(dǎo)致電極 - 電解質(zhì)界面膜（SEI）厚度增加。
因此，為提升鋰離子啟動電池的低溫性能，應(yīng)主要從以下幾方面展開工作∶
（1）提升電解液在低溫條件下的離子電導(dǎo)率;
（2）提高低溫下鋰離子在活性物質(zhì)中的擴(kuò)散能力;
（3）在電極-電解質(zhì)界面形成薄且致密的 SEI 膜。
本文綜述了從電解液、正極材料和負(fù)極材料等方面提升鋰離子電池低溫性能的研究進(jìn)展，并據(jù)此對電解液和電極材料在低溫鋰離子啟動電池中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。
一、低溫電解液的研究及應(yīng)用展望
電解液對鋰離子電池低溫放電性能的影響最為顯著，故在對低溫鋰離子電池的研寶報(bào)道中，關(guān)鍵技術(shù)是
提高電解液的低溫離子導(dǎo)電能力。
1.1 溶劑
低溫條件下，電解液導(dǎo)電能力下降的主要原因是部分溶劑的凝固，導(dǎo)致鋰離子遷移困難。因此，提高電
解液低溫導(dǎo)電能力的關(guān)鍵在于抑制低溫下溶劑的凝固。這可通過優(yōu)化溶劑來解決。
采用多元溶劑組成的電解液是改善電解液低溫性能的重要手段。Plichta等制備了三元溶劑低溫電解液
（LiPF/EC/DMC/EMC），所組裝的電池在-40℃下仍可正常工作。這種電解液對正極集流體鋁的腐蝕較弱，電池循環(huán)穩(wěn)定性較好。在該溶劑組分中，EYC對提高電解液的低溫導(dǎo)電能力具有顯著的作用。現(xiàn)在國內(nèi)外主要的電解液企業(yè)已把這一組成的電解液作為通用的商業(yè)化鋰離子電池電解液。但是這種電解液的低溫倍率放電不佳，且在更低的溫度 （小于一 50℃）環(huán)境中已不能放電。
1.2 溶質(zhì)
低溫條件下，電解液溶質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)活性影響鋰離子電池的低溫放電性，讀這也是選擇低溫鋰察子由
池溶質(zhì)的依據(jù)。溶質(zhì)的低溫反應(yīng)活性的強(qiáng)弱也不是孤立的，需與合適的溶劑組分配合，才能發(fā)揮其低溫
放電性能。提高溶質(zhì)離子的解離常數(shù)與電化學(xué)反應(yīng)活性是開發(fā)低溫鋰離子啟動電池用電解液溶質(zhì)的需要努力的方向。
LiPF6電化學(xué)性能穩(wěn)定，易溶于有機(jī)溶劑，是最常用的溶質(zhì)，但在電池使用過程中遇水易分解為LiF和
HF，且在低溫下生成的SEI膜阻抗過大限制了其在低溫條件下的應(yīng)用。LiBF4和LiBOB的電荷轉(zhuǎn)移阻抗較
低，目前被廣泛用于鋰離子電池低溫性能的改善研究。LiBF4具有熱穩(wěn)定性好、電荷轉(zhuǎn)移阻抗小的優(yōu)點(diǎn)，但其成膜效果較差，溶劑易嵌入負(fù)極石墨層間，導(dǎo)致石墨結(jié)構(gòu)塌陷并從集流體剝落。LiBOB因具有良好的成膜性、耐過充性和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)受到研究人員的關(guān)注。在 PC基溶劑中，LiBOB能夠在負(fù)極界面生成穩(wěn)定的SEI膜，但它卻難溶于鏈狀碳酸酯，導(dǎo)致低溫下電解液黏度較高，在-50℃已無容量，因此LiBOB常被用作鋰鹽的添加劑。
1.3 添加劑
某些電解液添加劑的加入可提高SEI膜的導(dǎo)電性及穩(wěn)定性，從而改善鋰離子電池的低溫性能。因此，電
解液添加劑的選擇和優(yōu)化也是提升低溫鋰離子啟動電池性能的重要環(huán)節(jié)。碳酸亞乙烯酯（VC）是一種較常
用的添加劑。Aurbach等探究了VC添加劑加入電解液改善電池低溫性能的機(jī)理; 少量VW加入后，電極界面導(dǎo)電性與穩(wěn)定性得以提升，從而提高了鋰離子電池的低溫性能。
二、正極材料低溫特性的研究及應(yīng)用展望
早期的研究主要集中在改良電解液的低溫特性。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)，鋰離子在正極材料中的擴(kuò)散能力在很大程度上影響著電池的低溫性能。從而，有研究者從正極材料著手改善低溫鋰離子啟動電池的性能。
三、負(fù)極材料低溫特性的研究及應(yīng)用展望
低溫環(huán)境下鋰離子電池負(fù)極材料反應(yīng)活性下降，極化嚴(yán)重，負(fù)極表面金屬鋰大量沉積，從而嚴(yán)重影響電池的低溫性能。因此，改善鋰離子啟動電池的低溫性能，應(yīng)解決低溫下負(fù)極材料電荷轉(zhuǎn)移阻抗增大以及鋰離子擴(kuò)散系數(shù)減小的問題。
