锂電池電解質衰降原理
锂電池電解液如果沒有副反應的發生,锂離子電池在理論上可以實現無限次循環。但是由于常規碳酸酯類電解液在正負極表面並不穩定,在使用過程中電解液會在正負極表面發生分解反應,導致電池容量的持續衰降。

针对电解液在正负极表面的分解反应研究比较多,但是多数试验都是在实验室条件下进行的,电池以某个固定的循环制度进行反复的充放电引起电池的衰降,进而分析电池的衰降机理。但是在实际使用中,锂離子電池的工作状态要复杂的多,例如短时间的急加速,快速充电,长时间的搁置等是引起电解液分解的重要原因。
電解液衰減中都含有DMC、EMC等溶劑成分,這兩種溶劑在使用中會發生酯交換反應,生成類似結構的DEC,這也是我們在多數的電解液中都發現存在少量DEC的原因(0.3-1.3%)。
在锂離子電池中除了溶剂会发生分解反应外,电解液中的LiPF6也会发生分解反应,通常我们认为锂盐的分解主要是由于电解液中存在的微量水分。通常而言,商业锂離子電池电解液中的水分含量小于20mg/L,但是从电动汽车上拆解下来的电池水分含量远远高于这一数值(995,643,113和290 mg L-1)。LiPF6在水分作用下分解产生的产物POF3,由于反应活性比较高,因此只在部分的电解液中有POF3的存在,但是电解液中的POF3会进一步分解成产物DFP。虽然DFP是LiPF6的一种分解产物,但是实际上DFP能够帮助形成更加稳定的SEI膜,从而提升电池的循环性能。在LiPF6分解的过程中还形成了少量的HF,HF最终在负极形成LiF,成为SEI膜的一部分。
LiPF6在分解的過程中除了會産生上述的分解産物外,還會與電解液中的溶劑發生反應,産生氟磷酸二甲酯(DMFP)、氟磷酸二乙酯(DEFP)等具有類似有機磷毒藥的毒性的分解産物,而有機磷類毒藥可以通過皮膚進入人體,這意味著在動力電池拆解和再利用的過程中需要格外注意相關人員的防護,避免與電解液的過多的接觸。
上一篇: 锂電池和鉛酸電池的區別
下一篇: 磷酸鐵锂電池组基本技术指标有哪些?