锂离子电池电解液防过充添加剂研究进展

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锂离子电池电解液防过充添加剂研究进展

作者：郑钧元

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第04期

摘 要：现阶段我国经济发展十分迅速，国家对锂离子电池电解液防过充添加剂研究非常重视。作为锂离子电池的基本组成要素之一，电解液的基本特性直接影响着锂离子电池的循环特性、热稳定性和安全性。因此，利用添加剂来提高电解液的防过充能力成了改善电解液性能的重要方式。常用的添加剂主要有两类：氧化还原添加剂和电聚合添加剂。选取二甲氧基硝基苯类作为防过充添加剂。研究发现，该类添加剂的防过充能力好且具有很好的循环性能，能明显改善锂电池的循环性能和高低温性能。

关键词：锂离子电池；电解液防过充添加剂；研究

锂离子电池在新能源领域的地位越来越重要，随着电池的体积变大，容量变高，对电解液的安全性研究表明：电解液的安全性能区域极小，耐过充性能差，热稳定性低。电解液是锂离子电池最重要组成要素之一，其好坏直接影响到电池性能，设计和开发具有有效的防过充机制的添加剂是提高其安全性能既有效又经济的途径。因此，防过充添加剂的开发已成为改善电解液的防过充性能的研究热点。传统方法主要是在电池壳外部进行工艺结构的改善，如安装电流中断装置、防爆安全阀和在电池的安全帽内安装PTC聚合物开关等以防止电池过充等。以上方式并没有彻底解决造成电池过充的根本问题，而防过充添加剂的加入是从根本上缓解或解决电解液的安全性问题，而且可以简化电池制造工艺和降低电池成本。 1 过充添加剂特点

在电解液中有良好的溶解性和足够快的扩散速度，能在大电流范围内提供保护作用；在电池使用温度范围内具有良好的稳定性；有合适的氧化电势，其值在电池的充电截止电压和电解液氧化的电势之间；氧化产物在还原过程中没有其它的副反应，以免添加剂在充电过程中被消耗；添加剂对电池的性能没有副作用。 2 过充添加剂保护机理 2.1 电聚合添加剂保护机理

电聚合保护是一种有效的安全保护办法。其原理是在电池内部添加某种聚合物单体分子，当电池充电到一定电势时，单体分子在电解液中被氧化为自由基离子，自由基离子在电解液中耦合成聚合物并沉积在正极与靠近正极的隔膜表面，并逐渐向负极方向延伸。生成的聚合物穿透隔膜即在正负极之间形成导电桥，最终导致电池内部短路，在电池爆炸燃烧之前使电池报废，提高电池安全性。 2.2 氧化还原电对保护机理