鋰離子動(dòng)力電池電解液氧化還原穿梭添加劑的研究.pdf

1、近幾年來，氧化還原穿梭限壓添加劑的研制逐漸成為鋰離子蓄電池限壓一致性的研發(fā)重點(diǎn)，該種方法具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):(1)可以在電池內(nèi)部建立一種防過充過放的電化學(xué)自我保護(hù)機(jī)制，在發(fā)揮保護(hù)作用的過程中，不會(huì)對(duì)電池體系造成任何不可逆損害，對(duì)電池的保護(hù)作用是可恢復(fù)性的;(2)穿梭所起的電化學(xué)反應(yīng)是可逆的，因此，穿梭的添加量少，使用壽命長(zhǎng);(3)制造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。
　　目前，電池一致性問題一直限制著我公司鋰離子二次電池在筆記本電腦、電動(dòng)工具

2、、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域中的發(fā)展，特別是在電動(dòng)汽車等大型動(dòng)力系統(tǒng)中各單體電池的電壓一致性是我們迫切需要解決的問題。鑒于上述情況，我們開展了氧化還原穿梭添加劑研究，目的開發(fā)出幾種可應(yīng)用于實(shí)際LiFePO4/C電池體系的氧化還原穿梭添加劑。
　　在第一階段的研究工作中，我們探討了氧化還原穿梭作用的動(dòng)力學(xué)過程、其在石墨負(fù)極上的得失電子原理以及在實(shí)際電池組中的作用效果，初步篩選了十種4V級(jí)氧化還原穿梭添加劑，分別對(duì)其物理特性、電化學(xué)性能、限壓性能

3、及電池的常規(guī)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比結(jié)果表明，噻蒽具有合適的氧化還原電位，較高的分解反應(yīng)速率，對(duì)電池其它電性能和安全性能沒有影響，是一種優(yōu)良的LiFePO4/C電池體系電解液氧化還原穿梭添加劑。
　　在第二階段的研究工作中，深入研究了噻蒽限壓能力的發(fā)揮、衰減、恢復(fù)、受外界因素的影響程度，總結(jié)了噻蒽在一些實(shí)際電池產(chǎn)品中的應(yīng)用結(jié)果，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了噻蒽消耗后對(duì)電池常規(guī)性能的影響。研究表明噻蒽是一種適用于LiFePO4/C電池體系的氧化還原穿

4、梭限壓添加劑，可顯著提高串聯(lián)電池組中單體電池的一致性。通過模擬筆記本電腦長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)過程的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，噻蒽在循環(huán)使用的過程巾，損失衰減速度相對(duì)較慢，具有良好的循環(huán)使用壽命，從而使得電池組具有優(yōu)異的循環(huán)性能。雖然，噻蒽的限壓內(nèi)能力受過充電流大小和環(huán)境溫度的雙重影響，但可通過提高添加劑濃度、減小極片及隔膜厚度等方法，提高氧化還原穿梭的分子擴(kuò)散速率，從而改善穿梭在不同電流和溫度下的限壓性能。此外，噻蒽的在電池體系內(nèi)的引入，不僅對(duì)電池的常規(guī)性能（特