润湿性的锂离子电池

锂离子电池是主要的能源存储技术为移动设备,如智能手机和笔记本电脑。最近增加对plug-in-hybrids和电动汽车的需求已开始讨论锂离子电池技术是否会是大众市场全电气化的足够好。

锂离子电池的结构

锂离子电池组成的多孔正负电极充满了电解质溶液和分离器的分离。正极,负极,通常是由钴酸锂或锂锰氧化物。消极的阳极是一般由石墨或其他碳基材料。电解液通常锂盐在有机溶剂中。聚合物电解质是经常使用。电解液只允许锂离子在阳极和阴极之间移动。分离器是一种阳极和阴极之间的物理屏障。而阴极和阳极确定电池的性能,电解质和分离器负责电池的安全。

的润湿性的不同部分锂离子电池已经成为关键问题之一的制造业以及电池的性能和安全。

电极材料的润湿性

润湿性的电极材料与电解液的解决方案是一个挑战在高性能锂离子电池的发展。
从小型电池转移到大规模应用电动汽车电池制造业带来了重大挑战。制造业的关键步骤之一是电解质溶液添加到多孔电极的精密泵。在这一步中,电解液应该渗透和填充电极的毛孔。这个过程被称为润湿过程,可以几天在升高的温度下由于电极的润湿性差,长时间的扩散距离和阻碍扩散气体被困在毛孔。漫长的过程将会增加生产时间和在同一时间生产的成本。

此外,多孔电极电解液润湿不足导致不规则反应电极和不稳定的固体电解质界面膜的形成。这可以恶化细胞并导致贫穷的循环寿命性能。此外,不完全润湿使金属锂枝晶的形成,引起严重的安全问题。未润湿活性物质也会导致未充分利用电极容量和提高电极电阻。

润湿性的分离器

分离器是一个关键组成部分的电池正负电极之间。它可以防止电池短路通过阻断两个电极之间的身体接触但同时允许锂离子的流动。分离器被认为是一个不活跃的组件的电池,但是它的属性是至关重要的性能和安全的电池。

分离器是一种多孔膜电极之间相反的极性。各种不同的分离器材料已经使用多年,但今天的商业分隔符通常由聚烯烃,如聚乙烯或聚丙烯。

润湿性的电解质是锂离子电池分离器的一个关键特征是电解液吸附离子运输至关重要。聚合物分离器材料本质上是疏水润湿性传统有机电解液不足。不同的方法被认为是增加分离器材料的润湿性。这些包括不同类型的涂料使用例如电纺或原子层沉积(ALD)和制造复合分隔符。

力和光学表面张力计可以用来研究锂离子电池的润湿性。了解如何研究润湿性,请通过下面的链接下载白皮书。