残余水分对于磷酸铁锂电池的影响

磷酸铁锂材料由于低廉的成本,良好的热稳定性和循环稳定性,成为动力锂离子电池理想的正极材料选择,特别是今年随着补贴的退坡,磷酸铁锂的价值更为凸显。

电池内部残余的水分会造成电解液的分解,电池性能劣化,近日,加拿大的达尔豪斯大学的E.R.Logan(第一作者)和J.R.Dahn(通讯作者)等人对于电解液内部的残余水分对于LFP/石墨体系电池电性能的影响进行了分析。

Fe的溶出和在负极的沉积被认为是磷酸铁锂电池循环性能衰降的重要原因,通常认为LiPF6在微量水的作用下的分解产生的HF是引起Fe溶解的重要原因。电解液添加剂是减少Fe溶出的重要方法,例如有研究显示VC添加剂能够提升LFP/MCMB体系电池在高温循环后的容量保持率。

实验中的基础电解液为EC:DMC=3:7的比例混合,采用的添加剂主要包括VC、FEC、LiPO2F2(LFO)、DTD,添加剂的添加主要有以下几种方式:2%VC(2VC)、2%FEC(2FEC),1%LFO(1LFO)、2%VC+1%DTD(2VC+1DTD)、2%FEC+1%LFO(2FEC+1LFO)。

实验中采用的电池为型电池,正极为LFP,负极为人造石墨。下图为不同温度下烘干后的LFP电极中的水分含量,其中25℃对应的为未烘干的电极,从图中我们能够注意到未烘干的电极水分含量很高,达到ppm左右,高温烘干能够显著降低LFP电极的水分含量,℃烘干14h后电极的水分含量降低到了ppm,将烘干温度进一步提升至℃、℃则可以将LFP电极内部的水分含量降低到ppm,但是℃可能会引起隔膜闭孔,因此后续的实验作者选择了℃作为烘干温度。

之前的研究显示高温烘干会导致粘结剂的破坏,从而导致电极的机械强度的降低,因此在这里作者也


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