新的添加剂可以帮助锂离子电池在更大的温度范围内工作

IEEE电气电子工程师学会 2019-08-10 10:16 次阅读

电解液添加剂可以提高锂离子电池的温度范围。

一项新的研究发现,新的添加剂可以帮助锂离子电池在更大的温度范围内工作,这对电动汽车是一个潜在的好处。

电动汽车在极端的温度下挣扎,这种温度会降低电解质溶液的性能,使锂离子电池内的负电极或阳极与正电极或阴极之间的离子传导。

大多数电解质溶液的关键添加剂是碳酸乙烯酯,它有助于形成保护层,防止电解质成分与阳极相互作用时进一步分解。然而,碳酸乙烯酯具有较高的熔点,这限制了其在低温下的性能。

华盛顿州Richland的太平洋西北国家实验室的材料科学家Wu Xu和他的同事们先前表明,他们可以通过用碳酸丙烯酯部分取代碳酸乙烯酯,并添加六氟磷酸铯来扩大锂离子电池的温度范围。然而,他们希望进一步提高锂离子电池的温度范围,以便在-40到60摄氏度的温度范围内表现良好。

在这项新的研究中,Xu和他的同事们测试了五种电解质添加剂在这个温度范围内对锂离子电池性能的影响。通过结合计算模型、几十年的液体电解质和添加剂的化学和电化学性能经验以及试验和误差,他们确定了三种化合物的最佳组合,并将其添加到以前的电解质溶液中。

这种新的混合物导致在阳极和阴极上形成高导电性、均匀且坚固的保护层。在-40摄氏度时,含有这种混合物的电池在室温下的放电性能达到67%。相比之下,常规锂离子电池只有20%的放电容量,Xu说。

通常,在电解质中加入各种添加剂会在低温下在正负电极上形成较厚的层,这对离子传输具有相当的抵抗力,“导致极低的低温放电性能,”Xu说。我们的添加剂混合物仍然会在两个电极上形成很薄的表面层,并且它们的电阻很低,不会随着循环发生太大的变化。这是通过这些添加剂的协同作用实现的。”

新电池在25摄氏度下也显示出长期的循环稳定性,在1000次循环后保持超过85%的原始容量。此外,Xu说,在60摄氏度的温度下,新电池在300次循环后保持了超过原始容量的60%,而传统的锂离子电池仅保持了原始容量的10%。

科学家们的目标是在“实际测试条件下的商用锂离子电池中验证这些结果,然后希望电池公司将在电动汽车的电池系统中使用电解质,”Xu说。他还补充,他们还希望用电解液添加剂进行试验,以改善电池性能的其他方面,例如提高充电速度和降低其可燃性。

原文标题:从BRRRR到VROOM:新型添加剂帮助电动汽车在寒冷天气下增强性能

文章出处:【微信号:IEEE_China,微信公众号:IEEE电气电子工程师学会】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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