Hoe het infiltratie-effect van het elektrolyt op het paalstuk te verbeteren?

1. Elektrolytconcept

Het elektrolyt is een ionische geleider die voert tussen de positieve en negatieve elektroden van de batterij. Tijdens het opladen en ontladen worden lithium-ionen heen en weer overgebracht tussen de positieve en negatieve elektroden. Het elektrolyt heeft een relatief grote impact op de laad- en ontlaadprestaties van de batterij (hoog en laag tarief), levensduur (cyclische opslag) en temperatuurtoepassingsbereik.

Geschikte oplosmiddelen vereisen een hoge diëlektrische constante en lage viscositeit. Veelgebruikte alkylcarbonaten zoals PC en EC hebben een sterke polariteit en een hoge diëlektrische constante, maar de viscositeit is groot en de intermoleculaire kracht is groot en lithium-ionen bewegen erin. De snelheid is langzaam. Lineaire esters, zoals DMC (dimethylcarbonaat) en DEC (diethylcarbonaat), hebben een lage viscositeit, maar een lage diëlektrische constante. Daarom, om oplossingen met een hoge ionische geleidbaarheid te verkrijgen, worden ze over het algemeen gebruikt PC+DEC, EC+DMC en andere gemengde oplosmiddelen.

Het elektrolyt dat in lithium-ionbatterijen wordt gebruikt, moet over het algemeen aan de volgende basiseisen voldoen:

A. Hoge ionische geleidbaarheid, moet over het algemeen bereiken 1 × 10-3 ~ 2 × 10-2 S/cm;

B. Hoge thermische en chemische stabiliteit, geen scheiding vindt plaats in een breed spanningsbereik;

C. Een breed elektrochemisch venster, om de stabiliteit van elektrochemische prestaties in een breed spanningsbereik te behouden;

D. Het heeft een goede compatibiliteit met andere delen van de batterij, zoals elektrode materialen, elektrode stroom verzamelaars en separatoren;

E. Veilig, niet giftig en niet-vervuilend.

2. Elektrolyt infiltratie-effect

Wanneer de lithiumbatterij de teruggooinorm bereikt of plotseling uitvalt, wordt deze vaak gedemonteerd om het doel van de prestatieafbraak of -val van de batterij te analyseren. Toen de editor de lithiumbatterij demonteerde en analyseerde, bleek dat de batterij met slechte cyclusprestaties vaak gerelateerd is aan het slechte infiltratie-effect van het elektrolyt op het paalstuk. Wanneer het elektrolytinfiltratie-effect niet goed is, wordt het ionentransmissiepad verder, wat de shuttle van lithium-ionen tussen de positieve en negatieve elektroden belemmert. De paalstukken die niet in contact zijn met het elektrolyt kunnen niet deelnemen aan de elektrochemische reactie van de batterij en de interfaceweerstand van de batterij neemt toe, wat lithium beïnvloedt De snelheid prestaties, ontlaadcapaciteit en levensduur van de batterij.

Dus, om allerlei nadelen te voorkomen, moeten we een manier vinden om de elektrolyt zoveel mogelijk te laten weken het paalstuk. Natuurlijk, gezien de kosten kwestie, moeten we de juiste hoeveelheid elektrolyt mogelijk te gebruiken. De hoeveelheid elektrolyt beïnvloedt de prestaties van de batterij.

3. Hoe de nattigheid van elektrolyt te verbeteren

De elektrolyt infiltratie van het paalstuk omvat het driefasencontact van vaste, vloeibare en gas. Wanneer het elektrolyt in de batterijbeval wordt geïnjecteerd, moet het elektrolyt eerst de lucht in het geval ontladen, en dan zal het elektrolyt zich hechten aan het oppervlak van de positieve en negatieve actieve materialen, en een elektrolyt zal de positieve elektrode-diafragma-negatieve elektrode binnengaan via het middenrif van de wikkelkern. Tussen. Naarmate de tijd vordert, zal het elektrolyt de paalstukken infiltreren, en het elektrolyt in het middenrif zal de paalstukken in de omgekeerde richting infiltreren. Wanneer de statijd lang is tot op zekere hoogte, onder de werking van de oppervlaktespanning, de infiltratie van de paal stukken zal bereiken Een staat van evenwicht.

Hierbij is een concept "contacthoek" (bevochtigingshoek) in de fysische chemie betrokken. Zoals in de onderstaande figuur wordt weergegeven, vertegenwoordigt het blauwe gebied in de figuur de vloeistof en het grijze gebied de vaste interface. Dan is het blauwe en grijze contactgebied de vaste vloeistofcontactinterface. De positie waarin de raaklijn van de vloeistof de vaste interface kruist, vormt een hoek. Hoe kleiner de contacthoek γ, hoe beter de nattigheid van het elektrolyt aan het poolstuk of diafragma. .

Echter, in het eigenlijke bewerkingsproces, is het vaak onmogelijk om de infiltratie-effect van het elektrolyt op de pool stuk te begrijpen. Volgens het hierboven genoemde principe van elektrolytinfiltratie kunnen we vanaf de volgende punten manieren vinden om het infiltratie-effect van het elektrolyt op het paalstuk te verbeteren:

(1) Verbetering van het injectieproces

Het verbeteren van het vloeibare injectieproces is de meest conventionele methode, die het infiltratie-effect van het elektrolyt effectief kan verbeteren in termen van vloeistofinjectie-efficiëntie, vloeibare injectieomstandigheden, statijd en vloeibare injectiemethoden.

Vloeibare injectie onder vacuüm omstandigheden vergemakkelijkt niet alleen de afvoer van gas in de cel, maar vermindert ook de weerstand van het gas tegen de elektrolytinjectie, en helpt het elektrolyt om de paalstukken te infiltreren. Het principe is dat vacuüminjectie het bestaan van gasweerstand op de vaste gas-vloeistof drie-fase interface kan verminderen, waardoor het elektrolyt rechtstreeks contact kan maken met het poolstuk, waardoor de infiltratietijd wordt verkort.

Door de tijd van het staan onder vacuüm te verlengen, kan het ervoor zorgen dat het elektrolyt volledig in het poolstuk wordt geïnfiltreerd. Na vloeibare injectie neemt de bevochtigingshoek tussen de elektrodeoplossing en het poolstuk geleidelijk af en neemt de bevochtigingsstraal geleidelijk toe en wordt uiteindelijk een goed bevochtigingseffect bereikt.

Om het fenomeen van onvoldoende elektrolytinfiltratie van het middenrif en de poolstukken te voorkomen, kan het elektrolyt in batches worden geïnjecteerd om het elektrolyt te vergemakkelijken om de paalstukken volledig te infiltreren. In principe is deze werkwijze bedoeld om de kans op vast-vloeibaar contact te vergroten en het contactgebied uit te breiden. , In het geval van dezelfde hoeveelheid elektrolyt kan de infiltratietijd worden verkort.

(2) Verbetering van het kernproces

Het elektrolyt infiltratie-effect staat niet los van de eigenschappen van de elektrodemateriaaldeeltjes, de verdichtingsdichtheid van de poolstukken en de dichtheid van de kern. Verschillende morfologie en deeltjesgrootte van de positieve en negatieve actieve materialen, geleidende middelen en elektrolyt hebben verschillende infiltratie-effecten op de poolstukken. Hoe groter de deeltjesgrootte van de grondstof, hoe dichter bij de bolvormige vorm, hoe groter de elektrolytpenetratiegraad en hoe langer de infiltratietijd. Korte. Wanneer de verdichtingsdichtheid van het poolstuk te groot is, zal de porositeit in het poolstuk verminderen, wat niet bevorderlijk is voor de elektrolytinfiltratie van het poolstuk. Het is noodzakelijk om de juiste verdichtingsdichtheid aan te passen om aan de elektrolytinfiltratie te voldoen onder de voorwaarde dat een lage batterijimpedantie wordt gegarandeerd. Mate. Ook de dichtheid van de celstapel of wikkeling zal ook invloed hebben op de elektrolyt infiltratie.

Wanneer de wikkeling losser is, zijn de poriën tussen de positieve elektrode-de separator-de negatieve elektrode groter, en de hoeveelheid geaccumuleerde elektrolyt is groter, wat resulteert in verrijking op sommige plaatsen en gebrek op sommige plaatsen, wat ongetwijfeld een grote invloed heeft op de prestaties van de batterij. Wanneer de wikkeling strak is, zal het invloed hebben op de infiltratie snelheid en efficiëntie van het elektrolyt, wat niet wenselijk is.

(3) Voeg elektrolytinfiltratiemiddel toe

Het gebruikte elektrolyt is meestal een organisch oplosmiddel, en het poolstuk is een anorganisch materiaal, dus de mogelijkheid om het elektrolyt te absorberen is zwak. Het toevoegen van additieven aan het elektrolyt kan ook de infiltratie van het elektrolyt verbeteren. Liu Fangfang en anderen gebruikten een fluoroether materiaal als additief aan het elektrolyt. De testresultaten tonen aan dat het toevoegen van een kleine hoeveelheid infiltrant aan het elektrolyt effectief de batterijinjectietijd kan verkorten en de cyclusprestaties van de batterij aanzienlijk kan verbeteren, maar opgemerkt moet worden dat het wordt gebruikt als een infiltrant. Wanneer het bijtellingsbedrag 1% bereikt, zal dit een negatieve invloed hebben op de cyclusprestaties.

De essentie van het formaat agent is een oppervlakteactieve stof. Dit type van het formaat agent heeft de voordelen van hoge oppervlakteactiviteit, hoge hittestabiliteit, lage ontvlambaarheid, en hoge chemische stabiliteit. Het toevoegen van het formaatmiddel aan het elektrolyt kan de oppervlaktespanning van de vloeistof verminderen. Verbeter het bevochtigingsvermogen en het penetratievermogen van het elektrolyt aan het paalstuk, waardoor de elektrochemische prestaties van de batterij worden verbeterd.

Door de bovenstaande verschillende methoden kan het infiltratie-effect van het elektrolyt op het paalstuk effectief worden verbeterd. Het verkorten van de infiltratietijd kan productiekosten besparen, het infiltratie-effect verbeteren, de batterijinterfaceimpedantie verminderen en de gebruiksefficiëntie van actieve materialen verbeteren, waardoor de batterijcapaciteit wordt verhoogd en de ontladingssnelheid wordt verbeterd.