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特斯拉电动化技术源研究报告(58页)

行业报告下载 2020-06-26 4 管理员

在微分容量检验中,相对于不添加 ODTO 溶剂的控制组(panel a 和 d),添加 ODTO 实验组的微分容量曲线均出现双峰。在纯 ODTO 溶剂组中,双峰现象尤 为明显,ODTC 钝化石墨电极的电压保持在 2.1 至 2.3V 左右,然而随着 ODTO 溶剂浓度加大(从 1%至 5%),左侧还原峰收到了抑制,意味着 SEI 膜的生成 受到了抑制,从而减少电极材料循环寿命。 备注:SEI 膜是指在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固 液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。其形成有利于减 缓锂元素消耗从而提升电池寿命。

相对于传统电解液,混入 ODTO 添加剂的电解质溶液可钝化电池负极上的活性 颗粒,生成保护膜,从而使得电池循环周期更长。对于混合了 2%VC+1%ODTO 和 2%FEC+1%ODTO 电解质溶液而言,它们的容量和归一化容量在短循环周 期测试(200 次,图)后保持仍能保持基本水平。此外,加入 ODTO 溶剂的电 池具有更低的∆𝑉增长率,这意味着在使用时电池阻抗会更加稳定。 Jeff Dahn 团队还在长循环周期测试(大于 2000 次)中,对添加了 ODTO 电解 质的电池容量保有率和阻抗进行了研究。研究结果显示,在 ODTO 溶剂与 LiPO2F2 混合后,电池容量在 2200 个循环周期内始终高于不添加 ODTO 的普 通电池,并且∆𝑽也能保持在相对稳定的水平。

为了研究 SEI 膜是如何延长电池寿命这一问题,Jeff Dahn 团队利用实时压力测 量法,分析软包电池在循环周期中的内部压力,得出 SEI 膜生成速率与电池内 部膨胀速率之间的关系。 在实验中,研究人员描绘了 SEI 膜生成的过程。在下图代表涂在负极集流体上 的活性颗粒中,每一个颗粒都在初次化成(Formation)后被 SEI 膜覆盖包裹 (Panel a)。在电池充电期间,负极逐渐会被锂化,导致活性颗粒发生膨胀并 碎裂,使得带电离子消耗在电解液中,形成新的 SEI 并消耗锂元素(Panel b, c)。经过多次循环周期后,锂元素更少,但是 SEI 膜更厚,能够承受更大的形 变并减缓负极上锂元素的消耗速率(Panel d)。

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标签: 汽车|汽车零部件

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