Elektrolitin kutup parçası üzerindeki infiltrasyon etkisi nasıl iyileştirilir?

1. Elektrolit kavramı

Elektrolit, pilin pozitif ve negatif elektrotları arasında hareket eden iyonik bir iletkendir. Şarj etme ve boşaltma sırasında lityum iyonları, pozitif ve negatif elektrotlar arasında ileri geri aktarılır. Elektrolit,&# 39 pilinin şarj ve deşarj performansı (yüksek ve düşük oran), kullanım ömrü (döngüsel depolama) ve sıcaklık uygulama aralığı üzerinde nispeten büyük bir etkiye sahiptir.

Uygun çözücüler, yüksek dielektrik sabiti ve düşük viskozite gerektirir. PC ve EC gibi yaygın olarak kullanılan alkil karbonatlar, güçlü polariteye ve yüksek dielektrik sabitine sahiptir, ancak viskozite büyüktür ve moleküller arası kuvvet büyüktür ve lityum iyonları içinde hareket eder. Hız yavaş. DMC (dimetil karbonat) ve DEC (dietil karbonat) gibi doğrusal esterler düşük viskoziteye, ancak düşük dielektrik sabitine sahiptir. Bu nedenle, yüksek iyonik iletkenliğe sahip çözeltiler elde etmek için genellikle PC + DEC, EC + DMC ve diğer karışık çözücüler kullanılır.

Lityum iyon pillerde kullanılan elektrolit genellikle aşağıdaki temel gereksinimleri karşılamalıdır:

a. Yüksek iyonik iletkenlik, genellikle 1 × 10-3 ~ 2 × 10-2 S / cm'ye ulaşmalıdır;

b. Yüksek termal ve kimyasal kararlılık, geniş bir voltaj aralığında ayrılma meydana gelmez;

c. Geniş bir voltaj aralığında elektrokimyasal performansın kararlılığını korumak için geniş bir elektrokimyasal pencere;

d. Pilin elektrot malzemeleri, elektrot akım toplayıcıları ve ayırıcılar gibi diğer parçalarıyla iyi uyumluluğa sahiptir;

e. Güvenli, toksik olmayan ve kirletmeyen.

2. Elektrolit infiltrasyon etkisi

Lityum pil atma standardına ulaştığında veya aniden başarısız olduğunda, genellikle&# 39 pilinin performans düşüşü veya düşüşünün amacını analiz etmek için demonte edilir. Editör, lityum pili söküp analiz ettiğinde, düşük döngü performansına sahip pilin genellikle elektrolitin kutup parçası üzerindeki zayıf sızma etkisiyle ilişkili olduğu bulundu. Elektrolit infiltrasyon etkisi iyi olmadığında, iyon iletim yolu daha da uzar ve bu da pozitif ve negatif elektrotlar arasındaki lityum iyonlarının mekiğini engeller. Elektrolit ile temas etmeyen kutup parçaları, pilin elektrokimyasal reaksiyonuna katılamaz ve pilin arayüz direnci artar, bu da lityumu etkiler Pilin hız performansını, boşalma kapasitesini ve hizmet ömrünü etkiler.

Bu nedenle, her türlü dezavantajdan kaçınmak için, elektrolitin kutup parçasını olabildiğince ıslatmasını sağlamanın bir yolunu bulmalıyız. Elbette, maliyet konusunu da göz önünde bulundurarak, mümkün olduğunca uygun miktarda elektrolit kullanmamız gerekiyor. Elektrolit miktarı pilin performansını etkiler.

3. Elektrolitin ıslatılabilirliği nasıl iyileştirilir

Kutup parçasının elektrolit infiltrasyonu katı, sıvı ve gazın üç fazlı temasını içerir. Akü kasasına elektrolit enjekte edildiğinde, elektrolit önce kasadaki havayı boşaltmalıdır, ardından elektrolit pozitif ve negatif aktif malzemelerin yüzeyine yapışacak ve bir miktar elektrolit pozitif elektrot-diyafram-negatife girecektir. sargı göbeğinin diyaframından elektrot. arasında. Zaman geçtikçe, elektrolit kutup parçalarına sızacak ve diyaframdaki elektrolit kutup parçalarına ters yönde sızacaktır. Bekleme süresi belli bir dereceye kadar uzun olduğunda, yüzey gerilimi etkisi altında direk parçalarının sızması denge durumuna ulaşacaktır.

Bu süreçte, bir kavram" temas açısı" (ıslanma açısı) fiziksel kimyada yer alır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, şekildeki mavi alan sıvıyı ve gri alan katı arayüzü temsil etmektedir. Ardından mavi ve gri temas alanı, katı-sıvı temas arayüzüdür. Sıvının tanjantının katı arayüzle kesiştiği konum bir θ açısı oluşturur. Temas açısı θ ne kadar küçükse, elektrolitin kutup parçası veya diyaframa ıslatılabilirliği o kadar iyidir. .

Bununla birlikte, gerçek operasyon sürecinde, elektrolitin kutup parçası üzerindeki infiltrasyon etkisini kavramak genellikle imkansızdır. Yukarıda bahsedilen elektrolit infiltrasyon prensibine göre, elektrolitin kutup parçası üzerindeki infiltrasyon etkisini aşağıdaki noktalardan iyileştirmenin yollarını bulabiliriz:

(1) Enjeksiyon sürecini iyileştirin

Sıvı enjeksiyon işleminin iyileştirilmesi, sıvı enjeksiyon verimliliği, sıvı enjeksiyon koşulları, bekleme süresi ve sıvı enjeksiyon yöntemleri açısından elektrolitin infiltrasyon etkisini etkili bir şekilde iyileştirebilen en geleneksel yöntemdir.

Vakum koşullarında sıvı enjeksiyonu sadece hücre içerisindeki gazın boşaltılmasını kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda gazın elektrolit enjeksiyonuna karşı direncini azaltır ve elektrolitin kutup parçalarına sızmasına yardımcı olur. Prensip, vakum enjeksiyonunun, katı-gaz-sıvı üç fazlı arayüzde gaz direncinin varlığını azaltarak, elektrolitin direk parçasına doğrudan temas etmesini sağlayarak sızma süresini azaltabilmesidir.

Vakum altında kalma süresini uzatarak, elektrolitin kutup parçasına tamamen sızmasını sağlayabilir. Sıvı enjeksiyondan sonra, bekleme süresi uzadıkça, elektrot çözeltisi ile kutup parçası arasındaki ıslatma açısı giderek azalır ve ıslatma yarıçapı kademeli olarak artar ve sonunda iyi bir ıslatma etkisi elde edilir.

Diyafram ve kutup parçalarının yetersiz elektrolit sızması olgusunu önlemek için elektrolit, elektrolitin kutup parçalarına tam olarak sızmasını kolaylaştırmak için gruplar halinde enjekte edilebilir. Prensip olarak, bu operasyon yöntemi, katı-sıvı temas olasılığını artırmak ve temas alanını genişletmektir. Aynı miktarda elektrolit olması durumunda infiltrasyon süresi kısaltılabilir.

(2) Temel süreci iyileştirin

Elektrolit infiltrasyon etkisi, elektrot malzemesi partiküllerinin özellikleri, kutup parçalarının sıkıştırma yoğunluğu ve çekirdeğin sıkılığı ile ilgisiz değildir. Pozitif ve negatif aktif maddelerin, iletken maddelerin ve elektrolitin farklı morfolojisi ve partikül boyutu, kutup parçaları üzerinde farklı sızma etkilerine sahiptir. Ham maddenin parçacık boyutu ne kadar büyükse, küresel şekle ne kadar yakınsa, elektrolit penetrasyon hızı o kadar büyük ve sızma süresi o kadar uzun olur. kısa. Kutup parçasının sıkıştırma yoğunluğu çok büyük olduğunda, kutup parçasındaki gözeneklilik azalacaktır ve bu, kutup parçasının elektrolit infiltrasyonuna elverişli değildir. Düşük akü empedansı sağlama koşulu altında elektrolit infiltrasyonunu karşılamak için uygun sıkıştırma yoğunluğunu ayarlamak gerekir. derece. Benzer şekilde, hücre kümesinin veya sargının sıkılığı da elektrolit sızmasını etkileyecektir.

Sargı daha gevşek olduğunda, pozitif elektrot - ayırıcı - negatif elektrot arasındaki gözenekler daha büyüktür ve biriken elektrolit miktarı daha fazladır, bu da bazı yerlerde zenginleşmeye ve bazı yerlerde eksikliğe neden olur ki bu şüphesiz büyük bir etkiye sahiptir. pilin performansı. Sargı sıkı olduğunda, elektrolitin sızma hızını ve verimini etkileyecektir ki bu arzu edilmez.

(3) Elektrolit infiltrasyon ajanı ekleyin

Genellikle kullanılan elektrolit organik bir çözücüdür ve kutup parçası inorganik bir malzemedir, bu nedenle elektroliti absorbe etme yeteneği zayıftır. Elektrolite katkı maddeleri eklemek, elektrolitin infiltrasyonunu da iyileştirebilir. Liu Fangfang ve diğerleri, elektrolite katkı maddesi olarak bir floroeter malzemesi kullandılar. Test sonuçları, elektrolite az miktarda infiltrant eklenmesinin pil enjeksiyon süresini etkili bir şekilde kısaltabileceğini ve pilin döngü performansını önemli ölçüde artırabileceğini göstermektedir, ancak sızan olarak kullanıldığına dikkat edilmelidir. Ekleme miktarı% 1'e ulaştığında, döngü performansı üzerinde olumsuz bir etkisi olacaktır.

Haşıllama ajanının özü bir yüzey aktif maddedir. Bu tip haşıllama maddesi, yüksek yüzey aktivitesi, yüksek ısı kararlılığı, düşük yanıcılık ve yüksek kimyasal kararlılık avantajlarına sahiptir. Elektrolite haşıl maddesi eklemek sıvının yüzey gerilimini azaltabilir. Elektrolitin kutup parçasına nüfuz etme kabiliyetini ve ıslatma kabiliyetini geliştirin, böylece pilin elektrokimyasal performansını iyileştirin.

Yukarıdaki çeşitli yöntemlerle, elektrolitin kutup parçası üzerindeki infiltrasyon etkisi etkili bir şekilde geliştirilebilir. Sızma süresinin kısaltılması, üretim maliyetlerinden tasarruf sağlayabilir, sızma etkisini iyileştirebilir, pil arayüz empedansını azaltabilir ve aktif malzemelerin kullanım verimliliğini artırabilir, böylece pil kapasitesini ve deşarj oranı özelliklerini geliştirebilir.