锂离子电池注液量是不是真的越多越好？

近日，德国慕尼黑工业大学的FlorianJ. Gu？nter（榜首作者，通讯作者）就对注液量关于锂离子电池润泽速度、能量密度和寿数功能的影响进行了具体的研究。实验中作者选用了软包电池作为研究目标，其间包括13片负极和12片正极，其间正极选用了NCM111材料，负极选用了石墨，正负极的基本参数如下表所示。选用的电解液为1mol浓度的LiPF6溶液（EC：EMC=3:7，2%的VC）。 

 

 

为了保证电解液能够充分润泽电极，注液进程是在80mBar的高真空环境下进行的，电解液的用量能够经过下式进行核算，其间vf为体积比系数，规模为0.6-1.8，电池内部的微孔体积约为8.85ml，下表为选用不同体积比系数vf时电池的注液量与电池容量等基本信息。 

 

 

跟着电解液润泽程度的增加，电池内能够参与反应的两相界面不断增加，因此假设我们选用交流阻抗手法对电池阻抗进行测量，就能够发现电池的高频阻抗在继续下降，这也为我们实时监测电池润泽供给了一种新的方法。从下图不同注液量后电池高频阻抗的改动能够看到注液量更多的状况下，电池在注液后高频阻抗也下降的更多，但是当电解液与微孔体积比系数增加到1以上时，电解液量增加关于下降高频阻抗就影响比较小。一起我们还能够注意到电解液量较少的电池在润泽进程中还有阻抗增加的状况，这首要是因为电解液量缺少构成的。 

 

 

下图为不同电解液量关于电池在不同倍率下的可逆容量和能量密度的影响，理论上电解液只要填充掉电极和隔阂中所有的孔隙就能够，但是实践因为电极和隔阂之间依然存在必定的空地，电池实践需求的电解液量要大于1，我们看到当电解液体积比系数从0.6进步到1.2，电池在0.1C的可逆容量也在增加，但是继续增加注液量后电池的容量没有明显的增加，但是跟着电解液数量的增加，电池的能量密度在不断下降。 

 

 

下图为不同注液量电池在1C循环进程中不同倍率容量衰降状况，从图中能够注意到注液量比较少的0.6和0.8在经过50次循环后，可逆容量就发生了明显的衰降，特别是注液量最少的0.6电池的衰降尤为严重，这首要是因为电解液数量缺少引起的润泽不充分构成，但是当电解液数量过多，达到1.6-1.8时，我们也能够相同观察到电池的衰降明显增加，作者以为这或许是因为电解液中过量的VC增加剂构成的。 

 

 

下图为不同注液量的电池在不同寿数阶段的放电曲线，能够帮助我们更好的了解锂丢掉和电解液缺少的影响，在循环榜首周时，我们能够看到此时基本上没有Li丢掉，因此电解液量对电池功能的影响占主导地位，因此电池注液量越多，则电池的电压途径越高，电池容量越大。在经过100次循环后，注液量为0.6的电池现已失去了放电能力，注液量较多的电池（1.6和1.8）虽然在放电的前期依然保持了较高的电压，但是放电后期电压快速衰降，因此电池的容量也较低，与注液量为0.8的电池的容量接近，注液量较多的电池丢掉的可逆容量或许来自于活性Li的丢掉，而注液量中等的电池（1.2和1.4）则依然保持了较高的容量。但是在经过500次循环，虽然注液量为1.4的电池容量依然最高，但是在放电的初期比较于电解液量较多的电池依然出现了较多的电压衰降。 

 

 

下图为不同注液量的电池恒压充电容量在电池容量中的占比，电池恒压充电容量占比首要反应电池充电进程中的极化状况，电池极化越大，则更早的进入到恒压充电阶段，因此恒压充电容量占比也就更大，因此我们从下图能够看到关于所有的电池充电倍率越大，则电池极化越大，恒压充电容量占比也就越高。从下图中我们能够看到电池的注液量越多则电池恒压充电容量占比越低，极化越小。 

 

从Florian J. Gu？nter的作业我们能够看到关于锂离子电池并不是电解液越多越好，电解液过多时其间过量的成膜增加剂会不断消耗电池中的活性Li成分，然后引起锂离子电池容量衰降加速，而电解液数量过少则会导致活性物质润泽不充分，然后导致部分活性物质无法参与反应，然后严重影响循环寿数，因此适宜的电解液量不只有利于进步能量密度和下降本钱，关于进步锂离子电池的循环寿数相同有重要的作用。