Kuinka parantaa elektrolyytin tunkeutumisvaikutusta napakappaleeseen?

1. Elektrolyyttikonsepti

Elektrolyytti on ionijohdin, joka johtaa pariston positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä. Latauksen ja purkamisen aikana litiumionit siirtyvät edestakaisin positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä. Elektrolyytillä on suhteellisen suuri vaikutus akun&# 39: n lataus- ja purkutehoon (korkea ja matala nopeus), käyttöikään (syklinen varastointi) ja lämpötilan käyttöalueeseen.

Sopivat liuottimet vaativat suuren dielektrisyysvakion ja matalan viskositeetin. Yleisesti käytetyillä alkyylikarbonaateilla, kuten PC: llä ja EC: llä, on vahva napaisuus ja korkea dielektrisyysvakio, mutta viskositeetti on suuri ja molekyylien välinen voima on suuri, ja litiumionit liikkuvat siinä. Nopeus on hidas. Lineaarisilla estereillä, kuten DMC: llä (dimetyylikarbonaatti) ja DEC: llä (dietyylikarbonaatti), on matala viskositeetti, mutta pieni dielektrisyysvakio. Siksi saadakseen ratkaisuja, joilla on korkea ionijohtavuus, niitä käytetään yleensä PC + DEC, EC + DMC: ssä ja muissa sekoitetuissa liuottimissa.

Litiumioniakkuissa käytettävän elektrolyytin tulisi yleensä täyttää seuraavat perusvaatimukset:

a. Korkea ionijohtavuus, yleensä pitäisi saavuttaa 1 × 10-3 ~ 2 × 10-2 S / cm;

b. Korkea lämpö- ja kemiallinen stabiilisuus, ei erottelua tapahdu laajalla jännitealueella;

c. Laaja sähkökemiallinen ikkuna sähkökemiallisen suorituskyvyn vakauden ylläpitämiseksi laajalla jännitealueella;

d. Sillä on hyvä yhteensopivuus akun muiden osien kanssa, kuten elektrodimateriaalien, elektrodivirtauskerääjien ja erottimien kanssa;

e. Turvallinen, myrkytön ja saastuttamaton.

2. Elektrolyyttien tunkeutumisvaikutus

Kun litiumakku saavuttaa hävittämisstandardin tai yhtäkkiä epäonnistuu, se puretaan usein akun&# 39 suorituskyvyn heikkenemisen tai heikkenemisen tarkoituksen analysoimiseksi. Kun toimittaja purki litiumpariston ja analysoi sen, havaittiin, että huono jaksotehoinen akku liittyy usein elektrolyytin heikkoon tunkeutumisvaikutukseen napakappaleeseen. Kun elektrolyyttien tunkeutumisvaikutus ei ole hyvä, ionin siirtotie jatkuu kauemmas, mikä estää litiumionien kulkeutumisen positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä. Napakappaleet, jotka eivät ole kosketuksessa elektrolyytin kanssa, eivät voi osallistua akun sähkökemialliseen reaktioon, ja akun liitäntäresistanssi kasvaa, mikä vaikuttaa litiumiin. Akun nopeuden, purkautumiskapasiteetin ja käyttöiän.

Joten kaikenlaisten haittojen välttämiseksi meidän on löydettävä tapa saada elektrolyytti liotettua napakappale mahdollisimman paljon. Tietysti kustannuskysymyksen vuoksi meidän on käytettävä sopivaa määrää elektrolyyttiä kuin mahdollista. Elektrolyytin määrä vaikuttaa akun suorituskykyyn.

3. Kuinka parantaa elektrolyytin kostuvuutta

Napakappaleen tunkeutuminen elektrolyyttiin sisältää kiinteän aineen, nesteen ja kaasun kolmivaiheisen kosketuksen. Kun elektrolyytti ruiskutetaan akkukoteloon, elektrolyytin on ensin tyhjennettävä kotelon ilma ja sitten elektrolyytti tarttuu positiivisten ja negatiivisten aktiivisten materiaalien pintaan, ja osa elektrolyytistä tulee positiiviseen elektrodikalvoon-negatiiviseen elektrodi käämityksen sydämen kalvon läpi. välillä. Ajan myötä elektrolyytti tunkeutuu napakappaleisiin ja kalvossa oleva elektrolyytti tunkeutuu napakappaleisiin vastakkaiseen suuntaan. Kun seisomisaika on jossain määrin pitkä, pintajännityksen vaikutuksesta napakappaleiden tunkeutuminen saavuttaa tasapainotilan.

Tässä prosessissa käsite GG; kosketuskulma" (kostutuskulma) fyysisessä kemiassa. Kuten alla olevassa kuvassa on esitetty, kuvan sininen alue edustaa nestettä ja harmaa alue kiinteää rajapintaa. Sitten sininen ja harmaa kosketusalue on kiinteän ja nesteen välinen kosketusrajapinta. Asento, jossa nesteen tangentti leikkaa kiinteän rajapinnan, muodostaa kulman θ. Mitä pienempi kosketuskulma θ, sitä parempi elektrolyytin kastuvuus napakappaleeseen tai kalvoon. .

Todellisessa toimintaprosessissa on kuitenkin usein mahdotonta tarttua elektrolyytin tunkeutumisvaikutukseen napakappaleeseen. Edellä mainitun elektrolyyttien tunkeutumisen periaatteen mukaisesti voimme löytää tapoja parantaa elektrolyytin tunkeutumisvaaraa napakappaleeseen seuraavista kohdista:

(1) Paranna injektioprosessia

Nesteen ruiskutusprosessin parantaminen on tavanomaisin menetelmä, joka voi tehokkaasti parantaa elektrolyytin tunkeutumisvaikutusta nesteen ruiskutuksen tehokkuuden, nesteen ruiskutusolosuhteiden, seisomisajan ja nesteen ruiskutusmenetelmien suhteen.

Nesteinjektio tyhjiöolosuhteissa paitsi helpottaa kaasun poistumista kennosta, myös vähentää kaasun vastustuskykyä elektrolyytin ruiskutukseen ja auttaa elektrolyyttiä tunkeutumaan napakappaleisiin. Periaatteena on, että tyhjiöinjektio voi vähentää kaasuvastuksen olemassaoloa kiinteän kaasun ja nesteen kolmivaiheisessa rajapinnassa, jolloin elektrolyytti voi koskettaa suoraan napakappaletta, mikä vähentää tunkeutumisaikaa.

Pidentämällä tyhjiössä seisomista, se voi varmistaa, että elektrolyytti tunkeutuu täysin napakappaleeseen. Nesteen ruiskutuksen jälkeen, kun seisonta-aikaa pidennetään, elektrodiliuoksen ja napakappaleen välinen kostutuskulma pienenee vähitellen ja kostutussäde kasvaa vähitellen ja lopulta saavutetaan hyvä kostutusvaikutus.

Kalvo- ja napakappaleiden riittämättömän elektrolyytti- tunkeutumisen ilmiön välttämiseksi elektrolyytti voidaan ruiskuttaa erissä helpottamaan elektrolyytin tunkeutumista napakappaleisiin täydellisesti. Periaatteessa tämän toimintamenetelmän tarkoituksena on lisätä kiinteän ja nestemäisen kosketuksen todennäköisyyttä ja laajentaa kosketusaluetta. , Saman määrän elektrolyytin tapauksessa tunkeutumisaikaa voidaan lyhentää.

(2) Paranna ydinprosessia

Elektrolyyttien tunkeutumisvaikutus ei liity elektrodimateriaalihiukkasten ominaisuuksiin, napakappaleiden tiivistystiheyteen ja ytimen tiiviyteen. Positiivisten ja negatiivisten aktiivisten materiaalien, johtavien aineiden ja elektrolyytin erilaisella morfologialla ja hiukkaskoolla on erilaiset tunkeutumisvaikutukset napakappaleisiin. Mitä suurempi raaka-aineen hiukkaskoko on, sitä lähempänä pallomaista muotoa, sitä suurempi on elektrolyytin tunkeutumisnopeus ja pidempi tunkeutumisaika. lyhyt. Kun napakappaleen tiivistystiheys on liian suuri, napakappaleen huokoisuus pienenee, mikä ei edistä napakappaleen tunkeutumista elektrolyyttiin. Sopiva tiivistystiheys on tarpeen säätää vastaamaan elektrolyytin tunkeutumista edellyttäen, että akun impedanssi on alhainen. tutkinto. Vastaavasti kennopinon tai käämityksen kireys vaikuttaa myös elektrolyytin tunkeutumiseen.

Kun käämi on löysempi, positiivisen elektrodin - erotimen - negatiivisen elektrodin väliset huokoset ovat suurempia ja kertyneen elektrolyytin määrä on suurempi, mikä johtaa rikastumiseen joissakin paikoissa ja puutetta joissakin paikoissa, mikä epäilemättä vaikuttaa suuresti akun suorituskyky. Kun käämitys on tiukka, se vaikuttaa elektrolyytin tunkeutumisnopeuteen ja tehokkuuteen, mikä ei ole toivottavaa.

(3) Lisää elektrolyytin tunkeutumisainetta

Tavallisesti käytetty elektrolyytti on orgaaninen liuotin ja napakappale on epäorgaanista materiaalia, joten kyky absorboida elektrolyytti on heikko. Lisäaineiden lisääminen elektrolyyttiin voi myös parantaa elektrolyytin tunkeutumista. Liu Fangfang ja muut käyttivät fluorieetterimateriaalia lisäaineena elektrolyyttiin. Testitulokset osoittavat, että pienen määrän tunkeutuvaa ainetta lisäämällä elektrolyyttiin voidaan tehokkaasti lyhentää pariston ruiskutusaikaa ja parantaa merkittävästi akun syklin suorituskykyä, mutta on huomattava, että sitä käytetään tunkeutuvana aineena. Kun lisäysmäärä saavuttaa 1%, sillä on negatiivinen vaikutus syklin suorituskykyyn.

Liima-aineen ydin on pinta-aktiivinen aine. Tämän tyyppisellä liima-aineella on edut korkeasta pinta-aktiivisuudesta, korkeasta lämmönkestävyydestä, alhaisesta syttyvyydestä ja korkeasta kemiallisesta stabiilisuudesta. Liima-aineen lisääminen elektrolyyttiin voi vähentää nesteen pintajännitystä. Paranna elektrolyytin kastumiskykyä ja tunkeutumiskykyä napakappaleeseen parantaen siten akun sähkökemiallista suorituskykyä.

Edellä olevien useiden menetelmien avulla elektrolyytin tunkeutumisvaikutusta napakappaleeseen voidaan parantaa tehokkaasti. Tunkeutumisajan lyhentäminen voi säästää tuotantokustannuksia, parantaa tunkeutumisvaikutusta, vähentää akun käyttöliittymän impedanssia ja parantaa aktiivisten materiaalien hyötysuhdetta tehostamalla siten akun kapasiteettia ja parantamalla purkausnopeuden ominaisuuksia.