如何避免正极活性物质的溶解对炭负极材料电化学性能的破坏

来源:钜大LARGE    2011-06-06 13:37:00    点击量:0

研究表明,锂离子电池在电化学循环过程中,由于电解液组分的氧化分解会产生一些有机酸,在这些有机酸的作用下,正极材料(LiMn20d、LiC002、LiNi02)中的Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)会逐渐溶解下来,由于电池中电解液的用量不大,这些离子的浓度逐渐上升,特别是在高温条件下循环时,这些离子的浓度可以高达(1—3)X10-。(质量比)。在电极充电过程中,这些阳离子向炭负极表面移动,并可能在负极表面还原成为金属单质。这些金属单质可以堵塞锂离子穿越电解表图4-2l为不同浓度的Mn(Ⅱ)对石墨负极在lmol/LLiCl04/EC+PC(体积比2:1)电解液中充放电性能的影响L5¨。由图可见,电解液中的Mn(Ⅱ)含量达到1.5X10—+(质量比)时,石墨电极的容量和循环性能就受到了显著影响,而该浓度在实际的锂离子电池中是可能达到的。其它二价金属阳离子,如Co(Ⅱ),Cu(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Zn(Ⅱ),Pb(Ⅱ),在电解液中对石墨电极的性能也有类似影响。
为避免正极活性物质的溶解对炭负极材料电化学性能的破坏,一方面要尽可能减小活性物质的溶解现象,如避免高温操作等。更重要的是要避免电解液中二价阳离子在负极界面还原沉积。选择NH41等二价阳离子络合剂能够与二价阳离子形成配合物,NH4)在电解液中解离出的NH3与上述二价金属阳离子形成氨合离子,从而大大降低二价金属离子3.53.02.52.01.5].00.503.5321521.510.50(b)5X]0+(质量比)~lSmA'Ng)(c)115X10(质量比)图4-21不同浓度的Mn(Ⅱ)对石墨负极在lmol/LLiCl04/EC+PC(体积比2:1)电解液中充放电性能的影响憎3咽第4章有机液体电解质的添加剂的浓度,避免了金属离子在炭负极表面的还原沉积。K。mabaL55/在含有1.5X10—‘(质量比)Mn(Ⅱ)的1m。1/LLiClO‘/EC—DEC(体积比1:1)电解液中添加1.5X10—‘(质量比)的NHdI,有效消除了Mn离子在负极表面的还原现象,电极良好的嵌、脱锂性能得以维持。不过,类似的报道不多,其它优良的二价阳离子络合剂还有待研究和应用。