開發(fā)背景:
在高電流密度下的厚電極中,當充電速率超過鋰離子在石墨電極內(nèi)的擴散速率時,石墨電極上發(fā)生鋰沉積。在石墨負極表面析出的金屬鋰會產(chǎn)生不可逆的鋰損失,導致電池容量快速衰減、電解液分解、內(nèi)部微短路等。
影響鋰電池低溫充電性能的原因有:
①低溫下鋰離子的脫溶劑化動力學減緩;
②固體電解質(zhì)界面(SEI)中鋰離子的擴散阻力增加;
③高熔點的EC電解液會導致粘度上升,進而減緩離子導電率。
因此,構(gòu)建適用于低溫快充的LIB必須同時滿足三個基本條件:1)加速陽極表面的鋰離子脫溶劑化;2)確保SEI中鋰離子的快速傳輸;3)使用低熔點、低粘度的電解液。
本材料通過在厚石墨電極中引入一定量孔隙率,同步表面改性,增加電解液吸附量,類似于前置倉模式,提高極片的局域電解液鋰鹽濃度來降低極化,同時對酯類電解液強吸附,加快鋰離子的脫溶劑化過程,加速了電荷傳輸動力學,提升電芯快充性能,并防止了溶劑共插層反應的發(fā)生。
思路設計1:
前置倉模式提升局域鋰鹽濃度
強吸附電解液溶劑促進鋰離子脫溶劑化
思路設計2:
LOM工藝為高吸酯納孔材料的梯度分度,性能發(fā)揮創(chuàng)造了更多可能性
產(chǎn)品物性參數(shù):
常溫穩(wěn)定,可用PAA膠或CMC溶液分散
對電解液中的常規(guī)溶劑有著極強的吸附效果
材料微觀電鏡圖:
分散于CMC溶液中:
不同電解液吸附量:
工藝測試:
懸浮漿料制備:漿料分散性良好,粘度無異常
數(shù)據(jù)收集:極片反彈無明顯惡化;粘接力,內(nèi)聚力與base組相當;添加0.15%后,孔隙率提升10.6%;添加適量后,不同壓密下爬液速率均提升
軟包測試:
溫DCR:B組↘8.6%,C組↘14.7%,D組↘14.4%;低溫DCR:B組↘4.6%,C組↘10%,D組↘8.6%;
2C倍率放電:B/C/D均有改善,C組改善最明顯↗24%;
3C倍率放電:C組改善最明顯↗19%;
高溫存儲30天:容量保持率及產(chǎn)氣測試均無惡化;
循環(huán)200cls@25℃:容量保持率無惡化;循環(huán)230cls@45℃:B組↗1.8%,C組↗1.9%,D組↗1%;