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如何提高锂离子电池的高温性能

  针对锂离子电池高温循环性能差的问题,可以通过对正极材料进行改性来改善其高温循环性能。目前,正极材料的改性主要包括体相掺杂、表面改性等。

  相掺杂包括阳离子掺杂、阴离子掺杂、化合物掺杂等。阳离子掺杂对锰酸锂材料很重要。掺杂低价阳离子后,Mn元素在晶体中被部分取代,提高了其平均价态,降低了其晶格常数,从而减少了锰的溶解。另一方面,取代阳离子与氧的键强度高于锰离子与氧的键强度,使其结构更加稳定,抑制了Jahn-Teller效应的发生。常用的掺杂阳离子元素有铝、镁、铁、镍等。阴离子主要有F、Cr、s2*等。这些电负性大的阴离子部分取代氧离子,从而提高了材料的稳定性。复合是掺杂各种阳离子和阴离子[21-]。

  相掺杂的方法可以在一定程度上改善锂离子电池的循环性能,但会导致锂离子电池的初始容量降低。到目前为止,还没有找到最理想的掺杂方法。表面改性方法可以减少材料与电解液的直接接触,降低材料的比表面积,从而减少金属离子的溶出。常用的方法是用金属氧化物、金属氟化物和稳定的阴极材料涂覆材料。

  除了正极材料的改性,石墨负极表面也进行了包覆,减少了电解液中的金属离子在负极表面的沉积。

  (2)锂离子电池电解液的改进

  通过改变导电盐和使用电解液添加剂来改善锂离子电池的电解液以提高其循环性能是非常重要的。

  电池正极材料溶解的重要原因是电解液中HF的存在,所以减少HF的出现可以减少正极材料的溶解。LiBOB锂盐可以防止HF的产生,减少金属铁的溶解,提高磷酸铁锂离子电池的高温循环性能。采用LiC104导电盐和LiBF4、LiBOB混合导电盐来改善锂离子电池的高温循环性能。此外,除水添加剂如硅酮和硅烷可用于减少HF的产生。

  除了防止正金属离子溶解外,还应减少电解液中金属离子在石墨表面的沉积。添加剂抑制金属离子在石墨表面沉积有两种方式。一种方法是在负极表面形成致密的钝化膜,阻碍金属离子与石墨电极的结合,从而减少金属离子的沉积。另一种是通过将金属离子束缚在电解液中来抑制金属离子的沉积。