商業化動力電池中自由態的電解液量有多少?
發布時間:2019-03-26 14:18:00

商業化動力電池中自由態的電解液量有多少?


体彩排列三走势图带连线带坐标而言,電解液某種意義上相當于人體的血液,對電池性能影響巨大,必不可少。對于不同化學體系的電池,電解液注液量和保液系數都是存在差異的。具體到不同的動力電池生產商,由于工藝和理解的不同,其電池產品注液量也存在差異。除了化成階段部分電解液同負極發生反應生成SEI外,剩余的電解液主要以兩種形式存在:一部分浸潤到電極的多孔結構中,而一部分則是以自由態的形式存在。其中,浸潤到電極多孔結構中的電解液量是較難測量的,而自由態電解液量通過電池拆解相對更容易量化。除此之外,使用后的電池會逐漸發生老化,理論上老化后電池的電解液量也會減少。那么問題來了,商業化的動力電池中自由態的電解液量究竟有多少呢?


來自歐盟聯合研究中心的NataliaP. Lebedeva等人的視角相對特殊,在絕大部分人關注如何改進体彩排列三走势图带连线带坐标以提升電池性能的時候,她們先人一步將注意力集中到了電解液可能帶來的毒性問題。目前常用的電解液中含有多種有毒的溶劑,LiPF6的使用也可能會產生HF,一旦在密閉空間中電解液泄漏極容易產生高濃度的毒性氛圍對人造成危害。在本工作中,NataliaP. Lebedeva等研究了商業化動力電池中自由態電解液量的問題。由于檢測的電池多來自;整車端且包含部分老化的電池,因此結果具有較高的參考和實用價值。成果以Amountof Free Liquid Electrolyte in Commercial Large Format Prismatic Li-Ion BatteryCells為題發表在Journalof The Electrochemical Society上。


圖文淺析:

 

表1. 實驗中所用的電池信息

商業化動力電池中自由態的電解液量有多少?

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圖2.第3組老化電池所在的電動車pack示意圖,紫色所示為所拆解的老化電池在pack中的分布。


實驗所用動力電池的具體信息如表1所示。第1組和第2組都是購買的散裝、新鮮LFP體系方形電池,電池容量60Ah。第3-6組電池均從已經跑過數年的電動汽車上拆解得到,其中使用第3、4、6組電池的電動車在歐洲銷量榜排名前十。第3組和第4組是NMC+LCO體系的方形電池,容量分別為38Ah和63Ah;第5組是NMC體系的軟包電池,電池容量39Ah;第6組是LMO+LNO體系的軟包電池,電池容量40Ah。第7組為LFP體系的方形電池,實驗前該電池已經存放了三年。最后一組電池和第3組屬于同種類型,都是從某PHEV上拆解得到,唯一的區別在于該組電池已經嚴重老化,該組電池在pack中的分布具體如圖2所示。


商業化動力電池中自由態的電解液量有多少?

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圖3.電池拆解取電解液過程。


在獲取自由態電解液之前,作者先對電池進行了CT觀察,以方便確定合適的鉆孔位置。CT確定好鉆孔位置后,先在方形電池和軟包電池表面鉆孔,倒出部分的自由態電解液。隨后將電池外殼拆解,取出余下的自由態電解液。


表2.各種不同電池自由態電解液量對比。


各不同電池中自由態電解液量統計如表2所示。第1組和第2組新鮮電池來自同一家企業,該兩組電池所含的自由態電解液量最高,分別達到約32g和36g,也表明電池生產企業在工藝控制上做的不夠好。第3-6組電池均從運行數年的電動汽車上拆解得到,可以看到該四組電池自由態電解液量差異極大:第6組軟包電池自由態電解液量18.4g;第4組方形電池和第5組軟包電池拆開可明顯觀察到極片處于潤濕狀態,但沒有電解液處于自由態;第3組方形電池自由電解液量也僅有3.6g。對于老化后的電池,第7組電池雖然存放過3年,但自由態電解液量依然有23.7g。在整車端老化后的第3組電池四個中僅有一個還有0.8g的自由電解液,余下的三個均沒有自由態電解液,表明處于pack不同位置電池的老化程度也是存在差異的。從以上結果也能看出不同電池企業的生產制造工藝是存在差別的,電解液的使用量也會有所不同。


商業化動力電池中自由態的電解液量有多少?

圖4.第3組和第6組電池自由態電解液的FTIR光譜。


一般而言,電池生產企業極少對外透露所用電解液的具體組成。從MSDS提供的少量信息了解到第1組、第2組、第4組和第7組電池所用的溶劑涵蓋DMC、DEC、EMC、EC和EA,均是采用LiPF6作為鋰鹽。為了了解第3組和第6組電池電解液信息,作者進行了FITR分析,結果如圖4所示。從FITR圖譜可大致了解到該兩組電池所用溶劑為也是常規所使用的DMC、DEC、EMC、EC體系,沒有使用PC和EA。


前面提到過,作者Natalia P. Lebedeva等人一直在關注電解液泄漏的風險問題,特別是在較小密閉空間內電解液泄漏揮發造成的高濃度有毒氣氛。從以上電池拆解結果來看,商業化動力電池在使用過程中依然可能存在相當量的自由態電解液,如何避免電解液泄漏帶來的安全風險值得思考。

稿件來源: 新能源Leader
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