Récemment les problèmes de sécurité de la batterie fréquentes iphone 8, concentrons-nous sur les questions de sécurité de la batterie au lithium-ion une fois de plus, de nombreux facteurs font que les questions de sécurité relatives aux batteries lithium-ion, comme un mauvais traitement mécanique, abus de défauts de puissance et de conception afin peut conduire à des problèmes de sécurité qui surcharge est l'abus le plus fréquent de cas de puissance, parce que contrairement aux batteries NiMH, etc. ont leurs propres mécanismes de prévention de surcharge, les batteries lithium-ion en cas de surcharge de la batterie peut causer des dommages, et même entraîner des problèmes de sécurité, pour laquelle la batterie lithium-ion généralement en vedette Protégez la carte de circuit afin d'obtenir la tension de coupure de charge lorsque la batterie lithium-ion peut couper la protection de courant de la batterie lithium-ion, mais la carte de circuit est toujours là est endommagé ou le risque d'erreur, afin de protéger la batterie lithium-ion, nous allons ajouter surcharge additif de protection contre la surcharge de protection commun additif deux types principaux: l'additif de navette rédox électrique et des additifs polymères.
Principe toute réaction électrochimique redox ne se produit pas lorsque la tension de batterie normale de l'ion lithium, mais lorsque l'additif de charge est oxydé dans le voisinage de la cathode dans une batterie avait eu lieu, la formation de molécules actives diffuse ensuite à l'électrode négative est réduit pour former un neutre molécules, puis diffusés à l'électrode positive, et ainsi de suite le cycle d'atteindre le but de prévenir la surcharge. principaux composés métallocènes communs, complexe poly-pyridine, le benzène et le thianthrène fenouil et ses dérivés et les dérivés de ceux-ci.
En général, lorsque la batterie est surchargée, le potentiel atteint le potentiel de réaction du polymère, la molécule unique est oxydée pour produire l'ion radical et l'ion radical est polymérisé dans l'électrolyte pour former l'additif mentionné ci-dessus. Le polymère se dépose sur le diaphragme près de l'électrode positive et s'étend jusqu'aux pôles positif et négatif. Dans ce cas, il existe deux cas où le polymère forme un pont entre les électrodes positive et négative pour produire un micro-court-circuit. L'autre est complètement bloqué ion dans le positif et négatif entre la navette, bloquant ainsi la réaction électrochimique, de sorte que l'additif de polymérisation électrique est un additif irréversible, les ingrédients communs sont biphényle, cyclohexyl benzène, esters et Ses dérivés et ainsi de suite.
L'oxydation et la réduction des additifs ont généralement une tension de fonctionnement fixe, comme les composés métallocènes, le potentiel d'oxydation est généralement compris entre 1,7 et 3,5 V, la tension du complexe polypyridine d'environ 4,0 V, etc. et récemment l'université allemande de Münster Pia Janssen La tension de fonctionnement du NHC-BF3 est de 4,4 V, ce qui convient pour une application sur un matériau NMC111 et le NHC-PF4CF3 peut être utilisé pour modifier la tension de fonctionnement du NHC-BF3. Tension de 4.6V, peut être utilisé dans le matériel NMC haute tension, tandis que les deux additifs dans les circonstances normales n'auront pas d'impact sur les propriétés électriques de la batterie.
La formule moléculaire de l'additif anti-surcharge utilisé dans l'expérience est indiquée ci-dessous
La figure suivante montre l'addition de différents additifs et groupe de contrôle de la voltamétrie cyclique de l'électrolyte, à partir de la figure peut être noté que le groupe de contrôle de l'électrolyte dans 5.4V il y a un pic de courant d'oxydation, ce qui montre que l'électrolyte au début du solvant Mais la solution électrolytique contenant l'additif NHC-BF3, NHC-BF5 et NHC-PF4CF3 est apparue deux pics de courant d'oxydation supplémentaires avant que le solvant n'ait été oxydé. L'électrolyte contenant l'additif NHC-BF3 avait la tension de déclenchement la plus faible Le pic de courant d'oxydation de la solution électrolytique contenant le groupe fonctionnel -PF4CF3 est décalé dans la direction de la tension supérieure et le courant d'oxydation de plusieurs électrolytes La tension du pic est indiquée dans le tableau suivant: On peut voir que les différentes tensions de déclenchement des groupes fonctionnels contenus dans l'additif ont également changé.
Pia Janssen a utilisé la batterie NMC111 / Li et NMC111 / graphite pour évaluer l'électrolyte, vérifier sa charge de courant constant et le processus de décharge de la fonction de protection de la batterie.L'image montre l'utilisation de plusieurs différents électrolyte charge de la batterie et la courbe de décharge, De la figure, nous pouvons noter que le groupe témoin vide des batteries chargées à 4.95V lorsque la tension n'a pas montré le phénomène de surcharge, mais contenant de l'électrolyte NHC-BF3 dans 4.5V il y a une plate-forme de tension, et contient NHC-PF4CF3 Et électrolyte NHC-PF5 il y a deux plate-forme de tension différente dans les additifs anti-surcharge après l'oxydation de la décomposition, la charge de la batterie et le processus de décharge sont supprimés, perdu la capacité de charge et de décharge, qui peut être la décomposition additive Après le couvercle sur la surface de la cathode, inhiber la diffusion de Li, réalisant ainsi la réaction électrochimique pour bloquer la batterie.
Bien sûr, comme une solution d'électrolyte anti-surcharge, dans la protection de la batterie en même temps ne peut pas avoir un impact négatif sur la performance de la batterie, à travers les expériences de la batterie graphite / Li trouvé que l'additif sur la performance du cycle anode graphite n'a pas d'impact significatif, La première efficacité des batteries était de 82,2%, et les premières efficacités de NHC-BF3, NHC-PF5 et NHC-PF4CF3 étaient respectivement de 79,7%, 70,5% et 71,9% , Indiquant que ces additifs sur la stabilité de l'anode de graphite pour être légèrement pire.Les additifs sur le premier rendement de la batterie ont également un certain impact, comme NMC / graphite batterie en utilisant le groupe de contrôle vide lorsque la première efficacité de 82%, mais l'utilisation de ajouté NHC-BF3, NHC-PF5 et NHC-PF4CF3 étaient respectivement de 80%, 74,3% et 74,1%.
Pour les additifs ci-dessus, en particulier NHC-BF3 mécanisme additif de l'étude a constaté que son principe de fonctionnement, en cas de surcharge dans l'oxydation de l'électrode positive, la formation d'une couche isolante, entraver la diffusion Li + échange de charge, afin de parvenir à la puissance de blocage Réaction chimique pour empêcher la sécurité des batteries au lithium-ion Figure A pour la nouvelle surface NMC111, Figure b pour l'utilisation de la surcharge d'électrolyte du groupe témoin après le matériau NMC111, Figure c pour l'utilisation de l'électrolyte additif NHC-BF3 Et la surface de l'électrode après la charge a montré que les graphes a et b sont très lisses, mais la figure de NMC111 sur la figure c montre qu'il y a beaucoup de soulèvement et de rugosité, ce qui montre aussi que NHC-BF3 La surface de l'électrode positive génère une couche isolante, qui est la couche isolante qui bloque la réaction électrochimique.
L'épaisseur de la couche superficielle du matériau d'électrode positive est indiquée dans le tableau suivant lorsque le matériau NMC111 de la solution d'électrolyte et l'additif contenant l'électrolyte NHC-BF3 est de 4,5 V. Après le groupe de contrôle à blanc NMC111 L'épaisseur de la couche est significativement plus élevée que celle du groupe expérimental contenant NHC-BF3.Il est clair que NHC-BF3 formera une couche inerte sur la surface de l'électrode positive lorsque la batterie est surchargée pour empêcher la décomposition de l'électrolyte de continuer.
Pia Janssen développé cet additif anti-surcharge peut être formé dans l'électrode positive pour former un revêtement inerte pour bloquer la réaction électrochimique pour atteindre l'objectif de l'anti-surcharge, sa caractéristique principale est d'ajuster la structure des groupes fonctionnels, la régulation de la tension de déclenchement, Pour répondre aux besoins de différentes batteries.Dans le même temps l'expérience a également constaté que l'additif sur la performance électrochimique de la batterie est relativement faible, en particulier les additifs NHC-BF3 auront seulement un léger impact sur le premier rendement de la batterie, la batterie ne formera pas une performance négative L'effet est très approprié pour une utilisation sur la batterie NMC pour améliorer la sécurité de la batterie.
