鉅大LARGE | 點擊量：1344次 | 2021年04月13日
探討低溫電解液的研究以及應用領域
電解液在鋰離子電池中承擔著傳遞Li+的用途，其離子電導率和SEI成膜性能對電池低溫性能影響顯著。判斷低溫用電解液優劣，有3個重要指標：離子電導率、電化學窗口和電極反應活性。而這3個指標的水平，在很大程度上取決于其組成材料：溶劑、電解質(鋰鹽)、添加劑。因此，電解液的各部分低溫性能的研究，對理解和改善電池的低溫性能，具有重要的意義。
EC基電解液低溫特性相比鏈狀碳酸酯而言，環狀碳酸酯結構緊密、用途力大，具有較高的熔點和黏度。但是、環狀結構帶來的大的極性，使其往往具有很大的介電常數。EC溶劑的大介電常數、高離子導電率、絕佳成膜性能，有效防止溶劑分子共插入，使其具有不可或缺的地位，所以，常用低溫電解液體系大都以EC為基，再混合低熔點的小分子溶劑。
鋰鹽是電解液的重要組成。鋰鹽在電解液中不僅能夠提高溶液的離子電導率，還能降低Li+在溶液中的擴散距離。一般而言，溶液中的Li+濃度越大，其離子電導率也越大。但電解液中的鋰離子濃度與鋰鹽的濃度并非呈線性相關，而是呈拋物線狀。這是因為，溶劑中鋰離子濃度取決于鋰鹽在溶劑中的離解用途和締合用途的強弱。
除電池組成本身外，在實際操作中的工藝因素，也會對電池性能出現很大影響。
(1)制備工藝。Yaqub等研究了電極荷載及涂覆厚度對LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Graphite電池低溫性能的影響發現，就容量保持率而言，電極荷載越小，涂覆層越薄，其低溫性能越好。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(2)充放電狀態。Petzl等研究了低溫充放電狀態對電池循環壽命的影響，發現，放電深度較大時，會引起較大的容量損失，且降低循環壽命。
(3)其它因素。電極的表面積、孔徑、電極密度、電極與電解液的潤濕性及隔膜等，均影響著鋰離子電池的低溫性能。另外，材料和工藝的缺陷對電池低溫性能的影響也不容忽視。
為保證鋰離子電池的低溫性能，要做好以下幾點：
(1)形成薄而致密的SEI膜；
(2)保證Li+在活性物質中具有較大的擴散系數；
(3)電解液在低溫下具有高的離子電導率。
此外，研究中還可另辟蹊徑，將目光投向另一類鋰離子電池全固態鋰離子電池。相較常規的鋰離子電池而言，全固態鋰離子電池，尤其是全固態薄膜鋰離子電池，有望徹底解決電池在低溫下使用的容量衰減問題和循環安全問題。
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