锂电安全机理.ppt

* * * * * * * * 安全机理 目录 2 杂质对天然石墨电化学嵌.脱锂性能的影响 1 The study of capacity fading processes of Li-ion batteries - major factors that play a role . 研究对象 电液添加剂 高温（45-80度） 容量衰减研究 电池存放时间 本文：寻找SEI膜与以上因素的关系； 电池存放内阻增加的机理； 容量衰减原因 附：原文 1MLiF6 EC:EMC=1:2 MCMB+MCF（38：56） LixCO2 实验设计： XRD，EDS XPS,FTIR,EDAX(SEI) CV（BTU-1470 Solartron Inc） 容量衰减研究 三电极 VC， AD25 高温出现两个不可逆峰，温度越高，峰出现的电位越高 结果与讨论---温度： 容量衰减研究 1 低于45度时，温度对成膜没有很大影响：烷基酯锂,Li2CO3,LiF,Li2O,LiOH，LixPFy； 2 低于45度，两个循环内可达成膜平衡，60-80度时则需数个 结果与讨论---温度： 容量衰减研究 1 温度越高，成膜越差，体现在高不可逆容量和成膜平衡需要的循环次数 低温成膜在高温下会重组，低温成的膜在高温下电子可通过，加剧不可逆反应 HF等杂质在成膜中期很重要的作用，电极活性物质与电液的比值越高，高温下成膜越好 在电液非常少的条件下，80度仍能成比较稳定的膜 4 VC、AD25有积极作用，特别是在高温条件下 结果与讨论---荷电状态对存储的影响： 容量衰减研究 任何温度下，低电位成膜在2-3V高电位重组 负极片充电状态影响SEI稳定，不亚于温度 结果与讨论---存储时间的影响： 容量衰减研究 长期存储条件下，LiPF6的副反应成为影响成膜的主导因素 对锂离子高阻抗 有无添加剂成膜的负极都比原始态有低的chare-transfer 阻抗（见中低频半圆） 结果与讨论---存储时间的影响： 容量衰减研究 XRD 正常负极在EC/EMC/LIFP6循环20次后，LiF占整个表面产物4%，平均粒径10—20nm 存放几个周后，LiF含量可增加3倍，粒径达到100nm以上 通过表面元素分析（EDAX），经过循环或长期存放的负极，表面F含量达到C的五倍 VC和AD25抑制氟化物的生成，不含添加剂的电体系负极，氟化物含量是含VC或AD25的2-5倍 结果与讨论---存储时间的影响： 容量衰减研究 在高温长期存储中，正极表现出跟负极阻抗相类似的增加趋势 VC和AD25可抑制该趋势，特别是AD25 钴酸锂正极表面阻抗（高频区半圆）与存储时间成一定函数关系 无添加剂阻抗最大，加AD25最小 结果与讨论---存储时间的影响： 容量衰减研究 LixMOy（M：Mn,Ni,Co,V）正极表面膜组成： ROCO2Li （锂金属氧化物与烷基碳酸酯分子反应产物） LiF （LixMOy与HF反应产物） 聚碳酸酯 （溶剂聚合） 2 含AD25 （Li-organo-borate）电液成膜比含VC或不加添加剂电液，对锂离子阻抗最小，反应动力高。60度存贮后容量损失3%，VC或不加添及则14%-15% 3 对钴锂，循环和60度存储，不改变颗粒3D结构，容量损失由表面反应造成 结果与讨论---存储时间的影响： 容量衰减研究 循环或长期存储，Co会溶解到电液中，并在负极析出。但是Co的溶解也不会改变钴酸锂的空间结构 AD25可抑制Co在负极的析出 结论： 容量衰减研究 1 长期存储，SEI膜会重组，负极荷电状态是影响膜稳定的一个重要因素 长期存储电池内阻不断增加的原因是负极副反应中LiF和含F产物的增加 高温存储或循环中，正极钴酸锂空间结构不变。正极表面成膜，内阻增加。表面反应导致钴锂颗粒与集流体隔离，导致容量降低 Co可溶解在电液中并在负极析出，AD25可抑制这个反应 本文研究电池充放电过程中电池体积与压力的变化，以及隔膜和电解液在不同温度下的阻抗和蒸汽压，讨论这些因素对电池安全性的影响。 1 正负极均按，活性物质:导电剂:PVDF=86：6：8 2 蒸汽压测量用长野计器传感器 3 电池体积和压力变化的原味测定设计了专门装置（如下图） 4 电池材料表征主要有X射线衍射仪和透射电子显微镜 试验样品 研究目的： 2 锂离子电池的安全性及其原位测定 附：原文 2 锂离子电池的安全性及其原位测定 电池位移变化测试装置 电池压力变化测试装置 附图： 2 锂离子电池的安全性及其原位测定 结果