电解液在锂离子电池充放电过程中的行为研究

时间:2021-12-29 00:15 作者:leyu乐鱼体育官网入口
本文摘要:锂离子电池主要由负极、负极、隔膜和电解液,以及结构件等部分构成,在锂离子电池的外部,通过导线和阻抗等,将负极的电子传导到负极,而在电池内部,正负极之间则通过电解液展开相连,在静电的时候,Li+通过电解液从负极蔓延到负极,映射到负极的晶体结构之中。所以在锂离子电池中,电解液是十分最重要的一环,对锂离子电池的性能具有最重要的影响。 理想的情况下,正负极之间应当有充裕的电解液,在充放电的过程中都应当具备充足的Li+浓度,从而增大由于电解液的浓差极化导致的性能衰降。

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锂离子电池主要由负极、负极、隔膜和电解液,以及结构件等部分构成,在锂离子电池的外部,通过导线和阻抗等,将负极的电子传导到负极,而在电池内部,正负极之间则通过电解液展开相连,在静电的时候,Li+通过电解液从负极蔓延到负极,映射到负极的晶体结构之中。所以在锂离子电池中,电解液是十分最重要的一环,对锂离子电池的性能具有最重要的影响。

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理想的情况下,正负极之间应当有充裕的电解液,在充放电的过程中都应当具备充足的Li+浓度,从而增大由于电解液的浓差极化导致的性能衰降。但是在实际充放电过程中,受限于Li+蔓延速度等因素,在正负极不会产生Li+浓度梯度,Li+浓度随着充放电而波动。由于结构设计和生产工艺等原因,还不会造成电解液在电芯内部的产于不均匀分布,特别是在电池的过程中,随着电极的收缩,不会在电芯的内部构成部分“干区”,“干区”的不存在造成了需要参予到充放电反应中的活性物质增加,引发电池内局部SoC不均匀分布,从而造成电池内局部老化速度减缓。

M.J.Muhlbauer在研究锂离子电池老化对Li产于的影响中曾找到,由于在充放电过程中,正负极极片都不存在一定体积收缩,造成电芯也不存在一定程度的体积收缩和膨胀,电芯不会如同“排便”一般,重复的“排出”和“吞下”电解液,所以有所不同时刻,电解液在电芯内的增生情况也在动态变化(如下图右图)。受限于技术手段,以往我们对于在充放电过程中电解液在锂离子电池内部的不道德缺乏直观的了解,更加看起来研究一个黑箱,我们明确提出各种理论,对起不道德展开推断。为了更为形象和直观的研究电解液在锂离子电池内的不道德特点,日本京都大学的ToshiroYamanaka等[2]利用纳曼光谱工具对叠片方形锂离子电池展开了研究,该研究仅次于的特点是构建了对充放电过程中电解液的产于和电解液内离子浓度变化情况的动态观测。实验中ToshiroYamanaka使用了方形叠片电池作为研究对象,电解液则使用了EC和DEC溶剂,LiClO4作为电解质盐,为了需要对电芯内部电解液的不道德展开动态观测,ToshiroYamanaka在叠片锂离子电池内部引进了8根光纤作为纳曼光谱的探测器,研究电解液在电池内的增生和离子浓度的变化情况,8根光纤在电池内的化学键如下图c右图,右图展出了7号光纤探测器(电芯边缘)在充放电过程中观测到的有所不同的离子浓度的变化趋势,从结果上可以看见,在电池的过程中EC-Li+和ClO4-的浓度呈现出下降趋势,而在静电的过程中则呈现上升的趋势。

解释随着电池的过程,Li+从负极瞬,转入到电解液引发了电解液中Li+浓度的下降。


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