低温对锂电池造成的损坏为何不可逆转?
在日常生活中,我们经常会发现电池在低温下使用一段时间后会出现明显的性能衰减。这是因为离子在低温下运动能力减弱,其中最显著的是石墨(负极)层之间锂离子的嵌入和传输变慢,所以电极和电解液界面上堆积了大量的锂。充电时,如果锂离子无法挤入石墨层,电子会直接变成金属锂,在负极表面堆积成锂枝晶,活泼的Li会对电解液产生不可逆的反应,造成容量损失。同时,锂枝晶有刺破隔膜的风险,造成内短路,造成安全事故。
在正极极端,锂离子挤压在正极晶格表面,导致正极活性颗粒破裂,与粘结剂分离,电化学活性明显降低甚至丧失。
软包电池,软包聚合物电池傻傻分不清?
一般来说,软包电池包括软包聚合物电池。不同的是,电池的正负极材料和电解液是由不同的材料制成的,一种是液体电解质,另一种是非液体电解质。软包的另一种形式是聚合物锂离子电池。
为何有许多人对固体电池持乐观态度,它到底有什么优势?
在谈到固态电池之前,我们先来看一下液态电池(指液态电解液)的问题:
①有机物电解液对温度非常敏感。在高温下易分解,腐蚀性强,易燃易泄漏,造成安全环保问题;
②锂枝晶体的形成可能会刺破隔膜,导致电池内部短路。一旦发生短路,局部温度会大大升高,达到电池内部电解液的燃点,导致火灾甚至爆炸。
③当电压窗过高时,电解液会分解失活;
④成本居高不下的问题,尤其是最近价格暴涨的锂,更是让成本增加;
以上问题都是液体电池不可避免的缺点。由于这些缺点,经过不懈的努力,研究人员终于把固体电解质推给了我们。
与使用液体电解质的电池不同,我们称使用固体电解质的电池为固体电池。既然能引起电池领域的关注,肯定有一定的优势:
①安全性更高。它使用几乎不可燃的固体电解质作为传导介质,降低了电池组对温度的敏感性,消除了锂枝晶体增加的短路概率,还可以有效阻挡正负极,绝缘性好。
②性能更好:液体电池,电压超过4.3V电解液分解会加剧。在固体电池中,固体电解质可以承受更高的工作电压,改变现有的正负极系统,使用电势更高的正极材料和比容量更高的负极材料。在相同的条件下,更宽的工作电压意味着电池可以输出更大的比容量和能量密度。
③低成本:
第一,使用固体电解质,可更换约占锂电池成本30%-45%的电解液和隔膜,从而降低成本。
其次,钴、镍等稀缺金属将广泛应用于液体锂电池,价格昂贵,而锰、硫等常用材料可用于固体电池的正极,客观上保证了固体电池未来的成本竞争空间。
锂电池推广的核心三要素是安全、性能、成本,在这三个方面,固态电池已显示出巨大的优势。
但固态电池要想真正大规模商用,还需要客服很多困难:目前固态电池技术还处于蓝海状态,电解质、正极等材料都没有颠覆性的替代品,在生产线和封装上也没有产业基础。
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