锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

随着新能源锂电池的不断发展，以铝塑膜为外壳的软包电池被广泛应用于电力行业、消费电子等产品。

 

 

而主要的生产企业有十大软包电池厂家、十大锂电池铝塑膜厂家等。由于使用环境、季节、地区气候等因素的影响，在实际使用过程中难免会出现高温，这就容易导致电池体积和软包电池电性能的劣势。

通过对电解液的评价和工艺优化，确定采用3%VC含量的添加剂改进电解液和工艺优化相结合的方式，可以明显改善抑制电池高温体积和袋装锂电池电性能的持续破坏。

 

实验

 

配方和设计

正极（油系统）：氧化钴锂：导电剂（SP）：粘合剂（PVDF-HSV900）=96:2:2（质量比）；负极（水系统）：石墨（宁波杉杉FSN-4）： 增稠剂（CMC）： 粘合剂（SBR）=95.5:1.5:3.0（质量比）；隔膜：16μm Celgard隔膜；电解质： 广州天赐。根据上述配方和设计，将其卷绕组装成494147袋方形电池。

不同含量的VC添加剂

试制不同含量的VC添加剂的改良电解质电池。

采用天赐TC-E233H型电解液，加入0%、1.5%、3%、4.5%的VC添加剂，使其成为四种类型的电解液。四种方案的电池B、C、D用于后续试验（方案A为对比组）。注：注液后的工艺步骤：①室温下放置8h→②成型→③40℃下放置24h→④脱气密封→⑤平压→⑥分配体积。

工艺技术优化的电池试生产

注液后的小袋锂电池的工艺流程为：①室温静置8小时→②成型→③40℃静置24h→④脱气密封→⑤平压→⑥分量；对步骤①④的工艺进行优化，其余各组步骤保持不变。

第1组：在室温下放置8小时（对照组）；第2组：在60℃下放置8小时；第3组：在85℃下放置8小时；第4组：在100℃下放置8小时；用于后续试验（电解质溶液）选项A用于添加0%VC）。

用最佳溶液试制电池

根据上面第1.2节中得到的VC电解液的最佳百分比含量和第1.3节中的最佳静置温度作为条件，重新制作了最佳溶液的电池，用于后续测试评估。

 

实验和结论

 

改进的电解质电池的实验
实验步骤： 取1.2节中的A至D四个方案，①测试初始容量和厚度；②充满电；③放入85℃的恒温箱中48小时；④取出冷却至室温，重新测量容量和厚度；

重复从②到④，直到所有的散装电池截止测试；比较四种方案的第一个散装电池的周期、容量损失率和电池体积率。从表1可以看出，方案C和方案D的散装电池抗高温能力强，只有在第三周暴露在85℃的环境中48小时时才会发生电池散装；

从图1可以看出，方案C和D在每周高温冲击后的电池体积率远远小于方案A和B；
从图2可以看出，在电解液中加入VC的电池容量损失要比不加入VC的大，而且随着VC加入量的增加，容量损失也在增加。

 

 

 

VC提高了电池抗高温散装的能力，但高温冲击后的容量损失也较之增加，这可以从VC的特性中得到解释：

VC作为一种新型的有机成膜添加剂和锂离子电池过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能和抗电池体积功能，可以提高电池的容量和循环寿命。

当电池片在85℃的高温下储存和冲击时，负极SEI保护膜不可避免地会出现 “损坏，VC重新修复成膜”。如果电解液中没有VC，薄膜将继续受损，负极碳和电解液将受到不利影响。反应产生的气体会导致电池膨胀。

如果有VC，VC会继续修复受损的SEI膜，这样负极碳和电解液就不会产生气态副反应，但修复过程中不可避免地会消耗电解液中的有效锂，造成不可逆转的容量损失。损失增加了。

结合表1、图1和图2的结果，方案C（在天赐TC-E233H模型电解液中加入3%VC）是2.1节实验的最佳方案。

 

工艺优化电池的实验

 

实验步骤： 1. 测试1.3节中4个电池的初始容量和厚度；

从②到④重复进行，直到所有的散装电池截止测试；比较四个方案中第一个散装电池的周期和容量。结合表2、图3和图4的结果，第三组方案（注液后在烘箱中85℃放置8h，然后放在柜子上）是2.2节实验的最佳方案。

从表2可以看出，注液后在高温下站立8小时，有利于电池在后期的耐高温电池散装。虽然2、3、4组在第二周发生了散装电池，但相比之下，3、4组更有利；

从图4可以看出，在高温下注液后，电池的平均容量降低，第四组的容量严重偏低。容量的降低，也导致了容量的降低。

因为注液后电池负极上未形成SEI保护膜，在此条件下，电解液中的某些成分会与负极发生缓慢的副反应，产生气体，由常温变为高温。

可以加速催化这部分产气物质的副反应过程，使反应最大限度地耗尽，从而避免后期在85℃48小时的循环热冲击中产生气体，从而造成电池散装。

由于高温下催化作用的加速，副反应随着温度的升高而增加，不可逆的容量也相应增加。因此，在后期的体积分离后，平均容量持续下降。当温度为100℃时，

电解液中的其他成分也可能因受热而分解，导致容量严重不足。如果温度继续升高，很容易导致电解液失效，后期电池的电性能会急剧恶化。

 

 

 

最佳溶液电池的实验

 

在天赐TC-E233H型电解液中加入3%VC添加剂。电池绕组注液后，①在85℃下放置8h→②成型→③在40℃下放置24h→④脱气密封→⑤平压→⑥分钟 允许；

即结合2.1节和2.2节实验中的最佳方案，制作了一个电池，在85℃反复热冲击48h后，评价初始电池体积、容量损失率和电池体积率的循环；

然后将容量分布后的新电池，在85℃下反复冲击48小时。冲击周期必须是第一个电池散装周期的前一周（例如，如果第一个电池散装发生在第5次，那么取第4周）。0.5C评估的是热冲击后靠近电池组边缘的循环性能。

从表3可以看出，结合2.1节和2.2节实验的最佳方案制成的新电池，其耐高温性更强，能保证在85℃下反复冲击3次48小时后不胀气，电池的散装率也在1%～5%以内。

从图5中可以看出，新电池在85℃下反复充电3次，48小时后，模拟造成了接近电池体边缘的热冲击。该电池300次的容量保持率仍然大于85%，循环性能良好。

 

 

结论

 

(1) 电解液VC添加剂对电池的高温体积有明显的抑制作用，在天赐TC-E233H模型中多添加3%是最佳值；

(2) 优化工艺技术，将注射后在室温下站立8小时优化为85℃站立8小时，使电解液中与负极反应产生气体的物质成分最大化。

 

 

避免了后期热冲击过程中的再反应和气体产生，从而造成电池的散装，对高温电池的散装也有明显的抑制作用。

(3)结合 “在TC-E233H型电解液中加入3%VC，注入液体后，改为85℃8小时后再成型 “的方法，得到的袋装方形锂电池耐高温、耐热。冲击能力较强。

在没有电池散装的情况下，可以达到85℃，持续48小时3次，电池在受到3次热冲击后，在0.5C条件下循环300次，仍然具有优异的循环性能，>85%。

看到这里，如果你想了解耐高温电池，你可以了解一下铝壳电池。铝壳电池具有散热性好、耐高压的特点。