ポールピースへの電解液の浸透効果を改善するにはどうすればよいですか？

1.電解質のコンセプト

電解質は、バッテリーの正極と負極の間を伝導するイオン伝導体です。充電中および放電中、リチウムイオンは正極と負極の間を行き来します。電解液は、バッテリーGG＃39の充電および放電性能（高および低レート）、寿命（循環ストレージ）、および温度の適用範囲に比較的大きな影響を与えます。

適切な溶媒には、高い誘電率と低い粘度が必要です。 PCやECなどの一般的に使用されているアルキルカーボネートは極性が強く誘電率が高いが、粘度が高く分子間力が大きく、リチウムイオンが移動する。速度が遅い。 DMC（ジメチルカーボネート）やDEC（ジエチルカーボネート）などの線状エステルは、粘度は低くなりますが、誘電率は低くなります。そのため、イオン伝導性の高い溶液を得るには、一般的にPC + DEC、EC + DMC、その他の混合溶媒が使用されます。

リチウムイオンバッテリーで使用される電解質は、一般的に次の基本要件を満たしている必要があります。

a。高いイオン伝導率は、一般的に1×10-3〜2×10-2 S / cmに達するはずです。

b。熱的および化学的安定性が高く、広い電圧範囲で分離が起こりません。

c。広い電圧範囲で電気化学的性能の安定性を維持するための広い電気化学ウィンドウ;

d。電極材料、電極集電装置、セパレーターなど、バッテリーの他の部品との良好な互換性があります。

e。安全、無毒、非汚染。

2.電解液浸透効果

リチウム電池が廃棄基準に達したとき、または突然失敗したとき、それはしばしばバッテリーGG＃39;の性能低下または低下の目的を分析するために分解されます。編集者がリチウム電池を分解して分析したところ、サイクルパフォーマンスの悪い電池は、多くの場合、ポールピース上の電解液の浸透効果が低いことに関連していることがわかりました。電解液の浸透効果が悪いと、イオンの伝達経路が遠くなり、正極と負極のリチウムイオンの往復が妨げられます。電解液と接触していないポールピースは電池の電気化学反応に参加できず、電池の界面抵抗が増加し、リチウムのレート性能、放電容量、および電池寿命に影響します。

したがって、あらゆる種類の欠点を回避するために、電解質を極片にできるだけ浸す方法を見つける必要があります。もちろん、コストの問題を考慮して、できるだけ適切な量の電解液を使用する必要があります。電解液の量は、バッテリーの性能に影響します。

3.電解液の濡れ性を改善する方法

ポールピースの電解液浸透には、固体、液体、気体の三相接触が含まれます。電解液をバッテリーケースに注入する場合、電解液は最初にケース内の空気を排出する必要があります。次に、電解液が正極活物質と負極活物質の表面に付着し、一部の電解質が正極隔膜-負極に入ります巻芯のダイヤフラムを通る電極。の間に。時間の経過とともに、電解質がポールピースに浸透し、ダイヤフラムの電解質がポールピースに逆方向に浸透します。放置時間がある程度長い場合、表面張力の作用により、ポールピースの浸潤がバランスの取れた状態になります。

このプロセスでは、概念GG quot;接触角GG quot; （ぬれ角）物理化学に関わる。下の図に示すように、図の青い領域は液体を表し、灰色の領域は固体界面を表します。次に、青と灰色の接触領域が固液接触界面です。液体の接線が固体界面と交差する位置は、角度θを形成します。接触角θが小さいほど、極片またはダイヤフラムに対する電解液の濡れ性が良くなります。 。

しかしながら、実際の運用過程においては、ポールピースへの電解液の浸透効果を把握できないことが多い。上記の電解質浸透の原理によれば、以下の点から、ポールピースへの電解質の浸透効果を改善する方法を見つけることができます。

（1）射出プロセスを改善する

液体注入プロセスの改善は、液体注入効率、液体注入条件、放置時間、および液体注入方法の観点から電解質の浸透効果を効果的に改善できる最も一般的な方法です。

真空条件下での液体注入は、セル内のガスの放電を促進するだけでなく、電解液注入に対するガスの抵抗を減らし、電解液が極片に浸透するのを助けます。原理は、真空注入により固気液三相界面でのガス抵抗の存在を減らすことができ、電解質がポールピースに直接接触することを可能にし、浸透時間を短縮します。

真空下に置く時間を延長することで、電解液がポールピースに完全に浸透することを保証できます。液体注入後、静置時間が長くなると、電極液とポールピース間の濡れ角が徐々に小さくなり、濡れ半径が徐々に大きくなり、最終的に良好な濡れ効果が得られます。

ダイアフラムとポールピースの不十分な電解質浸透という現象を回避するために、電解質をバッチで注入して、電解質がポールピースに完全に浸透するのを容易にすることができます。原則として、この操作方法は固液接触の確率を高め、接触面積を拡大することです。・電解液量が同量の場合、浸透時間を短縮できます。

（2）コアプロセスを改善する

電解液浸透効果は、電極材料粒子の特性、磁極片の圧縮密度、およびコアの密閉性と無関係ではありません。正極活物質と負極活物質、導電剤、電解質の形態と粒子サイズが異なると、磁極片への浸透効果が異なります。原料の粒径が大きいほど、球形に近くなるほど、電解液の浸透速度が速くなり、浸透時間が長くなります。ショート。磁極片の締固め密度が大きすぎると、磁極片の多孔度が低下し、磁極片の電解液浸透を助長しなくなります。バッテリーのインピーダンスを低く抑える条件で、電解液の浸透に対応するために、適切な圧縮密度を調整する必要があります。程度。同様に、セルスタックまたは巻線の締め付けも、電解液の浸透に影響します。

巻線が緩んでいると、正極-セパレータ-負極の間の細孔が大きくなり、電解液の蓄積量が多くなるため、場所によっては濃縮されたり、場所によっては不足したりします。バッテリーの性能。巻線がきつくなると、電解液の浸透速度と効率に影響し、望ましくありません。

（3）電解液浸透剤を添加する

通常使用する電解液は有機溶剤、ポールピースは無機材料のため、電解液を吸収する能力が弱い。電解質に添加剤を加えると、電解質の浸透を改善できます。 Liu Fangfangらは、電解質への添加剤としてフルオロエーテル材料を使用しました。テスト結果は、電解液に少量の溶浸剤を添加すると、バッテリーの注入時間を効果的に短縮し、バッテリーのサイクル性能を大幅に改善できることを示していますが、溶浸剤として使用されていることに注意してください。添加量が1％に達すると、サイクル性能に悪影響を及ぼします。

サイジング剤の本質は界面活性剤です。このタイプのサイジング剤には、高い表面活性、高い熱安定性、低い燃焼性、および高い化学的安定性という利点があります。電解液にサイジング剤を添加すると、液体の表面張力を下げることができます。極片への電解液の湿潤能力と浸透能力を改善し、それによってバッテリーの電気化学的性能を改善します。

上記のいくつかの方法により、ポールピースへの電解質の浸透効果を効果的に改善することができる。浸透時間を短縮すると、生産コストを節約し、浸透効果を改善し、バッテリーインターフェースインピーダンスを低減し、活物質の利用効率を向上させることができるため、バッテリー容量が増加し、放電率特性が向上します。