Parler de voitures électriques, les gens ont tendance à se soucier du kilométrage et le temps de charge, que la technologie avance le lancement actuel du kilométrage de voiture électrique a généralement atteint plus de 300 km, 400 km et plus encore, à proximité du niveau de carburant de voiture. Par conséquent électrique par rapport au carburant de véhicule automobile seul défaut est que le temps de charge est trop long. la clé pour réduire le temps de charge du véhicule électrique du prolapsus de charge électrode positive batterie Li + améliorer la vitesse de charge de la batterie, mais nous savons tous, la migrate solvaté à la surface de l'électrode négative, la surface de l'électrode négative se produit après désolvatation incorporé dans l'anode en graphite, la charge à une vitesse excessive, une augmentation significative de la polarisation de l'électrode négative, ce qui entraîne un potentiel négatif est abaissée, ce qui provoque le métal déposé sur la surface de l'électrode négative Li, il ne sera pas seulement résultats en rendement coulombien d'une batterie au lithium-ion est réduite, le rendement du cycle cellulaire d'influence, dans les cas graves, peut également provoquer un court-circuit se produit dans la batterie lithium-ion.
Nous avons utilisé pour renforcer le matériau batterie lithium-ion performances de charge rapide principalement de l'électrode négative sélectionnée, l'utilisation de particules plus petites de matériau d'électrode négative de type grossissement, ce qui augmente l'activité de la région de densité de courant réduite, tout en réduisant la diffusion Li + dans la distance de l'électrode négative de graphite, pour obtenir la charge de levage l'agrandissement du but, mais les particules négatives sont trop petites apportera une série de problèmes, tels que la réduction de la densité du robinet et de l'efficacité a diminué pour la première fois, alors que l'Institut national en Corée du Sud Ulsan de la science et UNIST technologie de Hye Bin Son (premier auteur) et Nam-Soon Choi (Auteur correspondant) à déplacer leur attention à notre attention moins de choix de solvants d'électrolyte et d'additifs. Si nous analysons attentivement la structure du négatif se trouve qu'il ya une couche de couche inerte entre l'anode en graphite et l'électrolyte, également on dit souvent que le film SEI, la solution électrolytique de Li + passer à travers cette couche seulement après que la couche inactive afin de pouvoir incorporer dans la structure en couches de l'électrode négative de graphite, générant ainsi des caractéristiques pellicule SEI également pour l'exécution de charge rapide de batteries lithium-ion impact significatif.
L’additif fonctionnel de l’électrolyte a un effet significatif sur la structure et la composition du SEI de l’électrode négative et a donc analysé les effets de trois additifs EC, FEC et VC sur les performances de charge rapide de la batterie lithium ion NCM622. la nouvelle batterie lithium-ion de charge rapide peut avoir un impact, les auteurs ont analysé plus en détail l'effet de différentes formulations de solution d'électrolyte pour la performance de charge rapide.
matériau de cathode a été utilisé dans les expériences NCM622, le matériau d'électrode négative à partir de L & F sous forme de graphite artificiel, la quantité de revêtement d'électrodes positives et négatives sont 18mg / cm 2Et 8.3mg / cm 2théorie des orbitales moléculaires est un outil important d'électrolytes, en général, nous pensons que le plus l'énergie LUMO d'une molécule, alors plus il est facile d'obtenir l'électronique, plus la réduction a eu lieu dans la surface de l'électrode négative, et une énergie de HOMO moléculaire plus élevé, plus facile à perdre des électrons, le plus sujettes à une réaction d'oxydation à la surface de l'électrode positive, de sorte que LUMO et de l'énergie de HOMO est devenue un paramètre important dans le choix des additifs. Hye Bin Fils ci-dessous indique l'énergie de HOMO et LUMO figure en utilisant différentes molécules calculées par théorie fonctionnelle de densité , VC peut être vu de la figure plus facile de réduire la surface de l'électrode négative, sont plus sujettes à l'oxydation à la surface de l'électrode positive.
La figure qui suit est une courbe de charge-décharge en utilisant différents additifs d'électrolyte électrolytes, peut être vu de la figure CE ajoute électrolyte (EC: DMC = 5: 95) un plateau de tension plus élevée lors de la charge et la charge de tension constante procédé est également plus longue, ce qui indique que la résistance ohmique interne de la cellule de batterie au lithium-ion plus grande que les deux autres additifs. compte tenu de la cE DMC solvant par rapport au solvant ayant une constante diélectrique plus élevée (89,8) et les constantes de donneurs plus élevées ( 16.4), de sorte que Li + solvatation EC joue principalement un rôle, et donc autour de la couche Li + formée principalement de gaine CE solvate, avec Li + à migrer vers la surface de l'électrode négative, étant donné que la faible énergie de LUMO CE , il est plus facile d'obtenir la surface d'électrode négative de la réaction de décomposition électronique se produit, générer un film SEI, cette également conduit à l'utilisation d'additifs d'électrolyte forment un film cE SEI plus épaisse sur la surface de l'anode, ce qui conduit également à une augmentation de la résistance ohmique et la première efficacité réduction. nous avons comparé l'efficacité des trois premiers additifs trouvés, VC et d'additifs d'électrolyte FEC sont d'abord l'efficacité est d'environ 90,6%, la capacité de décharge de la matière dans le NCM 172mAh / g, tandis que l'utilisation d'additifs d'électrolyte EC seule la première d'efficacité 85,2% des matériaux de cathode de capacité à jouer est seulement 163mAh / g, ce qui est également au-dessus de la surface de notre spéculation est essentiellement conforme aux faits. Hye Bin Fils pense que c'est principalement parce que la FEC d'énergie LUMO et VC est relativement faible, il est possible en plus à une décomposition réductrice potentiel se produit, formant ainsi une composition plus stable et la structure du film SEI, le film SEI en général des moyens de plus en plus performants du cycle, de la c peut être vu sur la figure circulant additif d'électrolyte employée CE mauvaises performances après 200 cycles (charge de 0,5 C et de décharge), le taux de rétention de la capacité était de 88,3% rendement coulombien de seulement 96,9%, mais l'additif d'électrolyte de la batterie, le cycle FEC de 200 fois le taux de rétention de la capacité de 98%. Il montre que le film SEI formé dans l'électrolyte avec FEC a des caractéristiques plus stables.
Pour tester les performances de plusieurs circulation de l'électrolyte à fort grossissement, une partie de la solution électrolytique décrite ci-dessus à son tour, le boîtier de batterie charge 2C 1C et décharger test de cycle de 100 fois, Zhidezhuyi une meilleure performance dans la charge et la décharge 0.5C l'électrolyte VC chargé à un taux 2C mais le pire des cas, au bout de 100 cycles, le taux de rétention de la capacité est de 61%, la solution électrolytique FEC ajouté de meilleurs résultats, la charge 3C après le taux de rétention d'une capacité de 100 cycles de 90%. EIS à partir des résultats des tests, l'addition de VC est formée dans l'additif d'électrolyte pellicule SEI, l'impédance d'échange de charge maximale, ce qui entraîne une polarisation dans l'électrode négative dans le procédé de charge rapide produit une augmentation significative de la résolution se produit facilement Li électrode négative, affectant gravement le la performance cycliste de la batterie.
La figure suivante montre un électrolyte de la batterie en utilisant trois charges de taux de variation de potentiel de l'électrode négative à 10 ° C, peut être vu de la figure potentiel VC additifs batterie à électrolyte en utilisant une électrode négative pendant la charge tombe en dessous de 10C 0V rapidement, ce qui entraîne Li métallique précipité sur la surface de l'électrode négative.
Hye Bin Fils sera de différents électrolytes et laisser tomber la batterie après 100 cycles de charge et disséquée 1C 2C, une section transversale de l'électrode négative a été observée (voir ci-dessous), de la figure, on peut voir l'électrolyse en utilisant des additifs CE et VC surface de l'électrode négative et le liquide à l'intérieur de la batterie ont émergé trouble de la croissance de dendrites Li, en particulier la surface de l'additif d'électrolyte négatif est VC croître une couche épaisse de dendrites métalliques Li, Li croissance de dendrites consommé faisant partie de la capacité réversible actif Li-ion de la batterie au lithium diminue. l'utilisation de FEC dans l'additif d'électrolyte n'a pas été observé à la surface de l'électrode négative produite métal Li dendrites, principalement en raison de l'impédance du SEI formé dans l'additif d'électrolyte plus FEC faible, de sorte que la polarisation de l'électrode négative est faible.
Pour analyser davantage l'influence des différents composants du film SEI formée sur les propriétés d'additifs de charge rapide, l'électrode négative de l'outil par XPS après l'analyse du cycle de pré-0.1C, à partir de e peut être vu sur la Fig., L'anode est formée dans l'additif d'électrolyte VC la structure de film contient plus SEI poly VC, peuvent ne pas avoir une telle mobilité à longue chaîne, pourrait affecter la diffusion de Li +, provoquant ainsi la polarisation négative grave se produit à la charge à haut débit, ce qui conduit à l'analyse de Li Le film SEI formé dans FEC contient plus de Li2CO3, ce qui peut permettre à Li + de diffuser à travers, améliorant ainsi la performance de l'électrode négative.
Il est évident à partir de l'analyse ci-dessus, le composant d'additif FEC capable de former un film SEI est plus appropriée à améliorer sensiblement les performances de la batterie lithium-ion de charge rapide, et donc du rapport d'addition de la FEC dans la solution d'électrolyte ont été analysés à partir d'une figure. on peut le voir dans différents rapports additif FEC a peu d'effet sur l'efficacité de la batterie pour la première fois, à la fois environ 90,5%. c de la figure peut être vu lorsque le grossissement est chargé à 5C, 30% de la quantité ajoutée de la batterie peut être FEC plus haut capacité de décharge, alors que 70% des électrolytes contenus FEC charge rapide se traduira par une baisse des performances de la batterie rapidement, principalement parce que la quantité ajoutée de résultats d'augmentation de FEC dans une viscosité à l'augmentation de l'électrolyte, lorsque la teneur FEC à 70% plus tard, la viscosité a considérablement augmenté, entraînant une conductivité ionique électrolyte diminue. en même temps, nous constatons que 30% ou moins, en dépit de la viscosité accrue de l'électrolyte, la conductivité ionique de l'électrolyte, mais encore nettement plus élevé dans le contenu FEC, qui Principalement parce que FEC est une molécule polaire, qui peut favoriser la solvatation de Li +, augmentant ainsi la concentration de porteurs dans l'électrolyte et augmentant la conductivité de l'électrolyte.
Analyse plus poussée des effets des solvants sur la performance du taux de la batterie, les tests montrent que la capacité de débit du système FEC / DMC soit bien meilleure que le système FEC / EMC, une analyse plus poussée a révélé que l'anode en graphite performances de charge rapide dans les deux systèmes approche mais les performances de charge rapide de NCM positive a été fortement influencée par la solution d'électrolyte du système de solvant, donc à la fois la batterie électrolytes impact sur les performances du système de charge rapide se reflète principalement dans le matériau d'électrode positive NCM. cela est principalement celle du processus de charge rapide , comme une grande quantité de Li + dans la solution électrolytique dans un solvant de processus FEC est graduellement épuisée, il est nécessaire que le solvant de l'électrolyte et solvaté Li +, mais à cause de la CEM longue chaîne moléculaire, il est facile de former le solvant gaine complètement à part, le DMC peut plus facilement être disposé dans l'espace, de sorte qu'une forte capacité de solvant, et d'améliorer par conséquent la capacité d'une charge rapide de la batterie au lithium-ion.
travail Hye Bin Son montre additif FEC capable de former une impédance d'échange de charge plus faible, la conductivité ionique plus élevée un film SEI sur la surface de l'électrode négative, ce qui réduit la polarisation négative dans le processus de charge rapide, afin de réduire le dépôt de métal Li, le taux de charge élevé pour améliorer La performance du cycle La recherche sur les solvants a également montré que la capacité de solvatation du solvant DMC peut améliorer de manière significative la stabilité du cycle de la batterie lithium-ion à un taux de charge élevé.
