Une batterie au lithium (Lithium Battery) est une batterie contenant du lithium (y compris le lithium métallique, les alliages de lithium et le lithium - ion, les polymères de lithium) dans un système électrochimique.

La composition de base d'une batterie lithium - ion comprend: une électrode positive, une électrode négative, un électrolyte, d'autres accessoires et bien plus encore. Les batteries lithium - ion ont des applications extrêmement importantes dans l'électronique, les véhicules électriques, l'aérospatiale et d'autres domaines en raison des avantages de la densité d'énergie élevée, de la tension de sortie élevée, de la longue durée de vie du cycle et de la faible pollution de l'environnement.

Les composants les plus importants dans une batterie lithium - ion sont le matériau de l'électrode et l'électrolyte. Parmi eux, l'introduction des principaux composants de l'électrolyte de batterie au lithium:

Liquide transparent et incolore (> 35°c), solide cristallin à température ambiante. Point d'ébullition: 248°c / 760 mmHg, 243 - 244°c / 740 mmHg; Point éclair: 160°c; Densité: 13218; Indice de réfraction: 14158 (50 ℃); Point de fusion: 35 - 38 ° C; Ce produit est un bon solvant pour le polyacrylonitrile, le polychlorure de vinyle. Dans l'industrie des batteries, il peut être utilisé comme excellent solvant pour les électrolytes de batteries au lithium.

Est un excellent solvant polaire. Ce produit est principalement utilisé dans le travail des macromolécules, le processus de séparation des gaz et l'électrochimie- Oui.

Liquide incolore, légèrement odorant; Pression de vapeur 1,33 kPa / 23,8 °C; Point d'éclair 25 ℃ (le liquide combustible peut se volatiliser en vapeur, courir dans l'air. La température augmente, la volatilisation est accélérée.) point de fusion - 43 ℃; Point d'ébullition 125,8°c; Solubilité: insoluble dans l'eau, peut être miscible dans la plupart des solvants organiques tels que les alcools, les cétones, les Esters et autres; Densité: densité relative (eau = 1) 1,0; Densité relative (air = 1) 4,07; Stabilité: stable; Marque de danger 7 (liquides inflammables); Utilisation principale: comme solvant et pour la synthèse organique- Oui.

SolvantsC'est la base de l'électrolyte de travail, mais aussi le support des solutés et des additifs. La nature du solvant dépend de sa composition et de sa structure moléculaire. Les forces des molécules de solvant entre elles déterminent la viscosité, la pression de vapeur, les points de solidification et d'ébullition du solvant, etc. Les forces entre les molécules de solvant et les molécules de soluté affectent à leur tour la solubilité et le degré de solvatation du soluté. Dans le même temps, le solvant est également l'un des facteurs clés qui déterminent l'échelle de température de l'application de l'électrolyte de travail, ce qui a une grande influence sur la fonction électrique du condensateur électrolytique.

Les solvants utilisés pour les électrolytes opérationnels ont les besoins fondamentaux suivants:

Les facteurs d'influence de la longue durée de vie à haute température de l'électrolyte sont principalement la valeur de la pression de vapeur saturée, la performance de stabilité à haute température, la tension de feu éclair, l'efficacité d'oxydation et la performance du film d'oxyde. Pour garantir la longue durée de vie à haute température des produits de batterie au lithium - ion, l'électrolyte doit avoir les propriétés suivantes: une pression de vapeur saturante extrêmement faible réduit la volatilisation;Très bienLa stabilité à haute température empêche la dégradation des performances à haute température; La tension de feu Flash plus élevée est pour empêcher le claquage; Une efficacité d'oxydation plus élevée peut réparer le film d'oxyde endommagé à temps pour réduire le courant de fuite, etc.

Parmi eux, l'électrolyte est la clé des produits à haute température et longue durée de vie des batteries lithium - ion. Comme la pression de vapeur pleine de l'électrolyte dépend de la pression de vapeur pleine du solvant, il existe une petite pression de vapeur pleine de l'électrolyte, ce qui peut grandement améliorer la durée de vie du condensateur d'électrolyse. Ces dernières années, les rapports sur les incendies et même les explosions déclenchés par les batteries lithium - ion ont été fréquents, principalement en raison de la plus grande pression de vapeur de l'électrolyte, plus la volatilité, en raison de l'augmentation de la performance de volatilisation de l'électrolyte plus rapide pendant l'utilisation à haute température de La batterie, résultant en une pression interne excessive de la batterie. La question de la sécurité des batteries lithium - ion suscite donc une préoccupation générale; Dans le même temps, les problèmes de sécurité sont également un goulot d'étranglement qui limite le développement des batteries lithium - ion vers la grande échelle et la haute énergie.

Dans l'article "Advances in Safety Research of Lithium - Ion Battery Electrolytes", on présente l'état de la recherche sur les solvants sans point d'éclair et les électrolytes ignifuges, ainsi que les facteurs influençant la stabilité thermique entre le matériau de l'électrode et l'électrolyte lui - même et les mesures visant à améliorer sa stabilité thermique, respectivement du point de vue des propriétés de combustion de l'électrolyte et de la stabilité thermique du matériau de l'électrode et de l'électrolyte lui - même.

Les composants les plus importants d'une batterie lithium - ion sont le matériau d'électrode et l'électrolyte. Les batteries lithium - ion utilisent des solvants organiques inflammables comme électrolyte et se volatilisent facilement. C'est l'une des principales causes d'incendie ou d'explosion dans les batteries lithium - ion. Après la destruction de la batterie, les solvants organiques et leurs vapeurs peuvent facilement prendre feu et déclencher des incendies et même des explosions. En outre, les performances de sécurité d'une batterie lithium - ion couvrent également la stabilité thermique entre le matériau de l'électrode et l'électrolyte, y compris les performances de stabilisation thermique de la batterie elle - même qui n'est pas détruite lors d'une charge normale ou même dans des conditions anormales d'abus.

Dans les conditions habituelles, le système d'addition d'eau adipate d'ammonium / éthylène glycol traditionnel fonctionne sur la base de l'électrolyte, en ajustant les composants, de sorte que le point d'ébullition de l'électrolyte augmente, la pression de vapeur diminue, la combinaison en un excellent électrolyte peut répondre aux exigences, la plage d'application est élargie de - 40 ~ + 85 ℃ à - 40 ~ + 105 ℃, et il n'est pas nécessaire d'ajouter d'autres additifs.

En ce qui concerne le solvant, l'éthylène glycol seul nous pensons que nous pouvons déjà répondre aux exigences d'utilisation de 135 ° C, mais en raison de l'utilisation de la colle butyle avec une bonne étanchéité à l'air, nous avons choisi l'éthylène glycol et d'autres mélanges de solvants polyols pour réduire la pression de vapeur saturée, plus efficace pour empêcher le condensateur de fonctionner à haute température lorsque le fond du tambour prématuré.

Une batterie lithium - ion souple a été préparée dans l'article "Electrochemical Behavior of Organic Electrolytes of Soft Packaging Lithium - Ion Battery", publié par la School of Metallurgical Sciences and Engineering de la South Central University, et une batterie lithium - ion composée d'un électrolyte avec un électrolyte de quatre solvants mixtes a été étudiée. Et a testé la pression de vapeur de l'électrolyte et la performance de stockage à haute température de la batterie, etc.

Dans le texte, les auteurs étudient les propriétés électrochimiques de l'électrolyte. Parmi eux, l'effet de la gamma - butyrolactone sur la pression de vapeur de l'électrolyte. Mentionnez que la batterie au lithium - ion d'emballage souple fonctionne dans un environnement de température de 338 K, la variation d'épaisseur de la batterie est faible et la sécurité de la batterie est bonne. La valeur d'augmentation de l'épaisseur de la batterie se réfère à la valeur de changement d'épaisseur de la batterie dans certaines conditions sur la base de l'épaisseur de la batterie après la crémation. Emballage souple batterie lithium - ion en raison de la texture douce du film composite aluminium - plastique utilisé, très petite contre - pression, à la fois peut provoquer une forte expansion de la batterie. Il est donc nécessaire que l'électrolyte ait une pression de vapeur plus faible dans un environnement de température supérieure à 323 K. On étudie ainsi comment on peut réduire efficacement les caractéristiques de la pression de vapeur de l'électrolyte.

La figure 3 ci - dessous représente l'électrolyte 1 mol / L LiPF6 EC / DMC (rapport massique 1: 1), 1 mol / l lipf₆EC / GBL (rapport de masse 4: 3) et 1 mol / l lipf₆EC / DMC / GBL (rapport de masse 4: 4: 3) pression de vapeur dans la plage de température 273 ~ 373 K. Comme le montre la figure, la valeur de la pression de vapeur de l'électrolyte EC / DMC augmente rapidement avec l'augmentation de la température, en particulier lorsque la température est supérieure à 313 K, la vitesse de variation de la pression de vapeur étant très importante. La faible variation de la pression de vapeur des électrolytes EC / GBL par rapport aux électrolytes EC / DMC / GBL indique que ces deux électrolytes sont moins affectés par la température.

Figure 3 variation de la pression de vapeur de l'électrolyte en fonction de la température

A: 1 mol / L LiPF6 EC / DMC (rapport de masse 1: 1)

B: 1mol / L LiPF6 EC / GBL (rapport de masse 4: 3)

C: 1mol / L LiPF6 EC / DMC / GBL (rapport de masse 4: 4: 3)

Dans l'ensemble, l'objectif principal de cette étude expérimentale était d'étudier comment vous pouvez obtenir moins de pression de vapeur de l'électrolyte. Parce que plus la pression de vapeur de l'électrolyte est élevée, plus le degré de volatilisation de l'électrolyte devient important, et pour les batteries lithium - ion encapsulées, en particulier dans des conditions de température élevée, plus la pression interne est élevée, ce qui peut provoquer des situations explosives dans les batteries lithium - ion, tout En réduisant la durée de vie de la batterie.

L'électrolyte est généralement un solvant organique inflammable, si sa pression de vapeur est très élevée, il se volatilisera facilement, il y aura une dispersion par évaporation pendant le stockage ou l'utilisation, tandis que la vapeur émise et l'air se combinent, après avoir rencontré un feu ouvert, il peut facilement se produire un incendie ou une explosion. C'est pourquoi la nécessité d'une épreuve de pression de vapeur pour le transport d'emballages classés comme liquides inflammables pour les produits chimiques dangereux est clairement énoncée dans les recommandations relatives au transport des marchandises dangereuses publiées par l'administration nationale de la sûreté et de la réglementation concernant les méthodes administratives pour l'identification et la classification des dangers physiques des produits chimiques et les recommandations relatives au transport des marchandises dangereuses. Un test de la pression de vapeur est donc très nécessaire.

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