锂離子電池高溫運行性能提高方法

TIME: 2019-11-19 锂電池百科

（1）從锂離子電池制造材料改進

針對锂電池高溫下循環性能較差的現象，可以通過對正極材料改性，從而改善其高溫循環性能，目前對于正極的材料改性主要有體相摻雜，表面修飾等。

體相摻雜包括陽離子摻雜、陰離子摻雜、複合摻雜等。陽離子摻雜主要針對錳酸锂材料，通過摻入低價的陽離子後，Mn元素在晶體中被部分取代，使其平均價態升高，晶格常數減小，從而減少了錳溶解；另一方面，取代陽離子與氧之間的鍵強度高于錳離子與氧之間的鍵強度，從而使其結構更穩定，抑制了Jahn-Teller效應的發生。常用的摻雜陽離子元素有Al、Mg、Fe、Ni等。陰離子摻雜主要包括F，Cr和s2*等，利用這些電負性較大的陰離子部分取代氧離子，從而提高材料的穩定性。複合摻雜則是摻雜多種陽離子和陰離子[21-]。

体相掺杂的方法可以一定程度上改善电池的循环性能，但是会造成锂離子電池初始容量的下降，目前还未找到最理想的掺杂方法。表面修饰的方法可以减少材料与電解液的直接接触并减小材料的比表面积，从而减少了金属离子的溶解。较常用的方法是利用金属氧化物、金属氟化物及较稳定的正极材料等对材料进行包覆。

除了對正極材料的改性，也通過對石墨負極的表面包覆，從而減少電解液中金屬離子在負極表面的沈積。

（2）从锂離子電池的電解液改進

对于锂離子電池電解液的改進主要是通过改变导电盐，使用電解液添加剂等方法来改善其循环性能。

电池正极材料溶解的重要原因是由于電解液中HF的存在，那么减少HF的产生，则可以减少正极材料的溶解。可以通过使用LiBOB锂盐，从而避免了HF的产生，减少了金属铁的溶出，从而提高了磷酸鐵锂電池的高温循环性能。采用LiC104导电盐和LiBF4与LiBOB混合导电盐，改善了磷酸鐵锂電池的高温循环性能。此外可以采用有机硅如硅烷等除水添加剂，从而减少HF的生成。

除了防止正极金属离子的溶出，也需要减少電解液中金属离子在石墨表面的沉积。研究较多的是用添加剂的方式，而添加剂抑制金属离子在石墨表面沉积有两种途径，一种是在负极表面形成致密的钝化膜，从而阻碍金属离子与石墨电极的结触，进而减少了金属离子的沉积；另一种是通过将金属离子束缚在電解液中，从而抑制了金属离子的沉积。

（3）新型粘結劑

粘结剂是锂離子電池极片的重要组成部分，对于电池的性能有显著的影响。使用CMC粘结剂极片的性能，与PVDF粘结剂相比，使用CMC粘结剂的锂離子電池显示出更好的循环性能和倍率性能。

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