Jak poprawić efekt infiltracji elektrolitu na kawałku słupa?

1. Koncepcja elektrolitu

Elektrolit jest przewodnikiem jonowym, który przewodzi między dodatnimi i ujemnymi elektrodami baterii. Podczas ładowania i rozładowywania jony litu są przenoszone między elektrodami dodatnimi i ujemnymi. Elektrolit ma stosunkowo duży wpływ na wydajność ładowania i rozładowania akumulatora (wysoki i niski wskaźnik), żywotność (cykliczne przechowywanie) i zakres zastosowania temperatury.

Odpowiednie rozpuszczalniki wymagają wysokiej stałej dielektrycznej i niskiej lepkości. Powszechnie stosowane węglany alkilowe, takie jak PC i EC mają silną polaryzację i wysoką stałą dielektryczną, ale lepkość jest duża, a siła międzycząsteczkowa jest duża, a jony litu poruszają się w nim. Prędkość jest powolna. Estry liniowe, takie jak DMC (węglan dimetylu) i DEC (węglan dietylowy), mają niską lepkość, ale niską stałą dielektryczną. Dlatego w celu uzyskania roztworów o wysokiej przewodności jonowej, są one zwykle stosowane PC + DEC, EC + DMC i innych mieszanych rozpuszczalników.

Elektrolit stosowany w bateriach litowo-jonowych powinien zasadniczo spełniać następujące podstawowe wymagania:

A. Wysoka przewodność jonowa, zazwyczaj powinna osiągnąć 1 × 10-3 ~ 2 × 10-2 S / cm;

B. Wysoka stabilność termiczna i chemiczna, nie występuje separacja w szerokim zakresie napięcia;

C. Szerokie okno elektrochemiczne, aby utrzymać stabilność wydajności elektrochemicznej w szerokim zakresie napięcia;

D. Ma dobrą kompatybilność z innymi częściami baterii, takimi jak materiały elektrody, kolektory prądu elektrody i separatory;

E. Bezpieczne, nietoksyczne i niezanieczyszczące.

2. Efekt infiltracji elektrolitów

Gdy bateria litowa osiągnie normę odrzutu lub nagle ulegnie awarii, często jest ona demontowana w celu przeanalizowania celu pogorszenia lub spadku wydajności baterii. Kiedy redaktor zdemontował i przeanalizował baterię litową, okazało się, że bateria o słabej wydajności cyklu jest często związana ze słabym efektem infiltracji elektrolitu na kawałku słupa. Gdy efekt infiltracji elektrolitów nie jest dobry, ścieżka transmisji jonów staje się dalej, co utrudnia przenoszenie jonów litu między elektrodami dodatnimi i ujemnymi. Elementy biegunów, które nie mają kontaktu z elektrolitem, nie mogą uczestniczyć w reakcji elektrochemicznej akumulatora, a rezystancja interfejsu akumulatora wzrasta, co wpływa na wydajność litu, wydajność rozładowania i żywotność baterii.

Tak więc, aby uniknąć wszelkiego rodzaju wad, musimy znaleźć sposób, aby elektrolit jak najwięcej moczyć kawałek słupa. Oczywiście, biorąc pod uwagę kwestię kosztów, musimy użyć odpowiedniej ilości elektrolitu, jak to możliwe. Ilość elektrolitu wpływa na wydajność baterii.

3. Jak poprawić zwilżalność elektrolitu

Infiltracja elektrolitu słupa polega na trójfazowym kontakcie ciał stałych, ciekłych i gazu. Gdy elektrolit jest wstrzykiwany do obudowy akumulatora, elektrolit musi najpierw rozładować powietrze w przypadku, a następnie elektrolit przylega do powierzchni dodatnich i negatywnych materiałów aktywnych, a niektóre elektrolity wejdą do elektrody dodatniej-membrany ujemnej elektrody przez membranę rdzenia uzwojenia. Między. W miarę upływu czasu elektrolit przeniknie do kawałków słupa, a elektrolit w membranie przeniknie do kawałków słupa w odwrotnym kierunku. Gdy czas stojący jest długi do pewnego stopnia, pod działaniem napięcia powierzchniowego, infiltracja kawałków słupa osiągnie stan równowagi.

W tym procesie, pojęcie "kąt kontaktu" (kąt zwilżania) w chemii fizycznej jest zaangażowany. Jak pokazano na rysunku poniżej, niebieski obszar na rysunku reprezentuje ciecz, a szary obszar reprezentuje interfejs bryły. Następnie niebiesko-szary obszar kontaktu jest interfejsem kontaktowym solid-liquid. Pozycja, w której styczna cieczy przecina interfejs bryły, tworzy kąt θ. Im mniejszy kąt styku θ, tym lepsza zwilżalność elektrolitu do kawałka słupa lub membrany. .

Jednak w rzeczywistym procesie działania często nie można uchwycić efektu infiltracji elektrolitu na kawałku słupa. Zgodnie z zasadą infiltracji elektrolitów, o których mowa powyżej, możemy znaleźć sposoby na poprawę efektu infiltracji elektrolitu na kawałku słupa z następujących punktów:

(1) Usprawnić proces wtrysku

Poprawa procesu wtrysku cieczy jest najbardziej konwencjonalną metodą, która może skutecznie poprawić efekt infiltracji elektrolitu pod względem wydajności wtrysku cieczy, warunków wtrysku cieczy, czasu stojącego i metod wtrysku cieczy.

Wtrysk cieczy w warunkach próżniowych nie tylko ułatwia odprowadzanie gazu do komórki, ale także zmniejsza odporność gazu na wtrysk elektrolitu i pomaga elektrolitowi przeniknąć do kawałków słupa. Zasada jest taka, że wtrysk próżniowy może zmniejszyć odporność na gaz stały na interfejsie trójfazowym, umożliwiając elektrolitowi bezpośredni kontakt z wiązką bieguna, skracając czas infiltracji.

Wydłużając czas stania w próżni, może zapewnić, że elektrolit jest w pełni przeniknięty do kawałka słupa. Po wstrzyknięciu cieczy, w miarę wydłużania czasu stojącego, kąt zwilżania między roztworem elektrody a kawałkiem słupa stopniowo się zmniejsza, a promień zwilżania stopniowo wzrasta, a na koniec uzyskuje się dobry efekt zwilżania.

W celu uniknięcia zjawiska niewystarczającej infiltracji elektrolitów membrany i kawałków słupa, elektrolit może być wstrzykiwany partiami w celu ułatwienia elektrolitu w pełni przeniknąć do kawałków słupa. Zasadniczo ta metoda działania polega na zwiększeniu prawdopodobieństwa kontaktu ciało stałe-ciecz i rozszerzeniu obszaru styku. , W przypadku tej samej ilości elektrolitu czas infiltracji można skrócić.

(2) Usprawnienie procesu podstawowego

Efekt infiltracji elektrolitu nie jest związany z właściwościami cząstek materiału elektrody, gęstości zagęszczania elementów słupa i szczelności rdzenia. Różne morfologii i wielkości cząstek pozytywnych i negatywnych materiałów aktywnych, czynników przewodzących, i elektrolitu mają różne skutki infiltracji na kawałki słupa. Im większy rozmiar cząstek surowca, tym bliżej kształtu sferycznego, tym większa szybkość penetracji elektrolitu i dłuższy czas infiltracji. Krótki. Gdy gęstość zagęszczenia słupa jest zbyt duża, porowatość w kawałku słupa zmniejszy się, co nie sprzyja infiltracji elektrolitu kawałka słupa. Konieczne jest dostosowanie odpowiedniej gęstości zagęszczania w celu spełnienia infiltracji elektrolitów w warunkach zapewnienia niskiej impedancji baterii. Stopnia. Podobnie szczelność stosu komórek lub uzwojenie wpłynie również na infiltrację elektrolitów.

Gdy uzwojenie jest luźniejsze, pory między elektrodą dodatnią-separatorem-ujemną elektrodą są większe, a ilość nagromadzonego elektrolitu jest większa, co powoduje wzbogacenie w niektórych miejscach i brak w niektórych miejscach, co niewątpliwie ma duży wpływ na wydajność baterii. Gdy uzwojenie jest ciasne, wpłynie to na szybkość infiltracji i wydajność elektrolitu, co nie jest pożądane.

(3) Dodać środek do infiltracji elektrolitów

Elektrolit zwykle używany jest rozpuszczalnikiem organicznym, a kawałek słupa jest materiałem nieorganicznym, więc zdolność do wchłaniania elektrolitu jest słaba. Dodanie dodatków do elektrolitu może również poprawić infiltrację elektrolitu. Liu Fangfang i inni używali materiału fluoroether jako dodatku do elektrolitu. Wyniki badań pokazują, że dodanie niewielkiej ilości infiltracji do elektrolitu może skutecznie skrócić czas wtrysku baterii i znacznie poprawić wydajność cyklu baterii, ale należy zauważyć, że jest on używany jako infiltracja. Gdy kwota dodania osiągnie 1%, będzie miała negatywny wpływ na wydajność cyklu.

Istotą środka do zmiany rozmiaru jest środek powierzchniowo czynny. Ten typ środka do krojenia ma zalety wysokiej aktywności powierzchniowej, wysokiej stabilności cieplnej, niskiej palności i wysokiej stabilności chemicznej. Dodanie środka do zmiany rozmiaru do elektrolitu może zmniejszyć napięcie powierzchniowe cieczy. Poprawić zdolność zwilżania i zdolność penetracji elektrolitu do kawałka słupa, poprawiając w ten sposób wydajność elektrochemiczną baterii.

Dzięki powyższym kilku metodom można skutecznie poprawić efekt infiltracji elektrolitu na kawałku słupa. Skrócenie czasu infiltracji może zaoszczędzić koszty produkcji, poprawić efekt infiltracji, zmniejszyć impedancję interfejsu baterii i poprawić efektywność wykorzystania aktywnych materiałów, zwiększając w ten sposób pojemność baterii i poprawiając charakterystykę szybkości rozładowania.