Lithiumbatterie ist eine Batterie in einem elektrochemischen System, die Lithium enthält (einschließlich Metalllithium, Lithiumlegierungen und Lithium-Ionen, Lithium-Polymere).

Die grundlegende Zusammensetzung von Lithium-Ionen-Batterien umfasst: Positive, Negative, Elektrolyte, andere Zubehörteile usw. Lithium-Ionen-Batterien haben aufgrund ihrer hohen Energiedichte, hoher Ausgangsspannung, langer Lebensdauer, geringer Umweltverschmutzung und anderer Vorteile äußerst wichtige Anwendungen in den Bereichen Elektronik, Elektrofahrzeuge, Luftfahrt und Raumfahrt.

Die wichtigsten Komponenten in Lithium-Ionen-Batterien sind das Elektrodenmaterial und der Elektrolyt. Die Hauptbestandteile der Lithium-Batterie-Elektrolyte sind:

Transparente farblose Flüssigkeit (> 35 ° C), kristalline Feststoff bei Raumtemperatur. Siedepunkt: 248 ℃ / 760mmHg, 243-244 ℃ / 740mmHg; Blitzpunkt: 160 ℃; Dichte: 1,3218; Brechungsverhältnis: 1,4158 (50 ℃); Schmelzpunkt: 35-38 ° C; Dieses Produkt ist ein gutes Lösungsmittel für Polyacrylonitril und Polyvinylchlorid. In der Batterieindustrie ist es ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für Lithiumbatterieelektrolyte.

Es ist ein ausgezeichnetes polares Lösungsmittel. Dieses Produkt wird hauptsächlich für Polymerprozesse, Gastrennungsprozesse und Elektrochemie verwendet.

farblose Flüssigkeit, etwas geruch; Dampfdruck 1,33 kPa / 23,8 ℃; Flammpunkt 25 ° C (brennbare Flüssigkeit kann flüchtig in Dampf verwandeln und in die Luft fließen. Die Temperatur steigt und die Flüchtigkeit beschleunigt sich.) Schmelzpunkt -43 ° C; Siedepunkt 125,8 °C; Löslichkeit: unlöslich in Wasser, kann in den meisten organischen Lösungsmitteln wie Alkohol, Keton, Ester gemischt werden; Dichte: relative Dichte (Wasser = 1) 1,0; Relative Dichte (Luft = 1) 4,07; Stabilität: Stabilität; Gefahrenkennzeichnung 7 (brennbare Flüssigkeit); Hauptzweck: als Lösungsmittel und zur organischen Synthese.

LösungsmittelEs ist die Grundlage des Arbeitselektrolyten und ein Träger von Lösungsmitteln und Additiven. Die Eigenschaften des Lösungsmittels hängen von seiner Zusammensetzung und molekularen Struktur ab. Die Wechselkräfte von Lösungsmittelmolekülen bestimmen die Viskosität, den Dampfdruck, den Gerinnungspunkt und den Siedepunkt des Lösungsmittels. Die Wirkung zwischen Lösemittelmolekülen und Lösemittelmolekülen beeinflusst wiederum die Löslichkeit und den Grad der Löslichkeit des Lösemittels. Gleichzeitig ist das Lösungsmittel einer der Schlüsselfaktoren, die die Temperaturskala der Anwendung von Betriebselektrolyten bestimmen, was die elektrische Funktion des Elektrolytkondensators stark beeinflusst.

Lösungsmittel für den Betriebselektrolyten haben folgende Grundanforderungen:

Die Faktoren, die die hohe Temperatur des Elektrolyten langlebig sind, sind hauptsächlich der Wert des gesättigten Dampfdrucks, die hohe Temperaturstabilität, die Blitzspannung, die Oxidationsleistung und die Oxidationsmembranleistung. Um eine lange Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterieprodukten bei hohen Temperaturen zu gewährleisten, sollte der Elektrolyt folgende Eigenschaften haben: Extrem niedriger gesättigter Dampfdruck reduziert die Flüchtigkeit;Sehr gutDie hohe Temperaturstabilität verhindert eine Verschlechterung der Leistung bei hohen Temperaturen; Eine höhere Blitzspannung soll ein Bruch verhindern; Eine hohe Oxidationseffizienz kann die beschädigte Oxidfolie rechtzeitig reparieren, um den Leckstrom zu reduzieren.

Unter ihnen ist der Elektrolyt der Schlüssel zu Produkten mit hoher Temperatur und langer Lebensdauer für Lithium-Ionen-Batterien. Da der Volldampfdruck des Elektrolyten vom Volldampfdruck des Lösungsmittels abhängt, kann ein kleiner Volldampfdruck des Elektrolyten die Lebensdauer des Elektrolytenkondensators erheblich erhöhen. In den letzten Jahren wurden Berichte über Brände oder sogar Explosionen durch Lithium-Ionen-Batterien häufig erwähnt, hauptsächlich aufgrund des größeren Dampfdrucks des Elektrolyten, der größeren Flüchtigkeit, aufgrund der hohen Temperatur der Batterie, die schnellere Flüchtigkeit der Elektrolyten erhöht, was zu einem übermäßigen Druck innerhalb der Batterie führt. Daher haben die Sicherheitsprobleme von Lithium-Ionen-Batterien allgemeine Bedenken erregt; Gleichzeitig ist das Sicherheitsproblem auch die Einschränkung der Engpässe der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien in Richtung Groß- und Hochenergieentwicklung.

In dem Artikel "Fortschritt in der Sicherheitsforschung von Lithium-Ionen-Batterie-Elektrolyten" werden die Verbrennungseigenschaften des Elektrolyten und die thermische Stabilität des Batterie-Elektrodenmaterials aus zwei Perspektiven untersucht, was den Forschungszustand von Flammpunktlösungsmitteln und flammhemmenden Elektrolyten betrifft, sowie die Einflussfaktoren der thermischen Stabilität zwischen Elektrodenmaterial und Elektrolyten und der Elektrolyte selbst und Maßnahmen zur Verbesserung ihrer thermischen Stabilität.

Die wichtigsten Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien sind das Elektrodenmaterial und der Elektrolyt. Lithium-Ionen-Batterien verwenden brennbare organische Lösungsmittel als Elektrolyten, die leicht flüchtig sind. Es ist eine der Hauptursachen für Brände oder Explosionen bei Lithium-Ionen-Batterien. Nach einer Beschädigung der Batterie sind organische Lösungsmittel und deren Dampf anfällig für Feuer und sogar Explosionen. Darüber hinaus decken die Sicherheitseigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien auch die thermische Stabilität zwischen dem Elektrodenmaterial und dem Elektrolyten ab, einschließlich der thermischen Stabilität der Batterie selbst, die nicht während eines normalen Lade- und Entladungsprozesses oder auch unter ungewöhnlichen Missbrauchsbedingungen zerstört wird.

Unter gewöhnlichen Bedingungen arbeitet das herkömmliche Ammoniumhexadiolat / Ethanol-Wasser-System auf der Grundlage des Elektrolyten, indem die Komponente angepasst wird, um den Siedepunkt des Elektrolyten zu erhöhen, den Dampfdruck zu senken, und die Kombination kann die Anforderungen an einen ausgezeichneten Elektrolyten erfüllen, der Anwendungsbereich von -40 ~ + 85 ℃ auf -40 ~ + 105 ℃ erweitert wird und keine zusätzlichen Zusatzstoffe hinzugefügt werden müssen.

In Bezug auf die Lösungsmittel, die einzelne Verwendung von Ethanol, glauben wir, dass die Anforderungen an 135 ° C bereits erfüllt werden können, aber aufgrund der Verwendung eines luftdichten guten Butylklebers wählen wir Ethanol und andere polyolsche Lösungsmittelmischungen, um den gesättigten Dampfdruck zu senken und effektiver zu verhindern, dass der Kondensator bei hohen Temperaturen frühzeitig am Trommelboden arbeitet.

In dem Artikel "Elektrochemisches Verhalten von weichen verpackten Lithium-Ionen-Batterien mit organischen Elektrolyten", veröffentlicht von der Fakultät für Metallurgische Wissenschaft und Ingenieurwesen der Universität, wurden weiche verpackte Lithium-Ionen-Batterien vorbereitet und der Elektrolyt und die Elektrolyte von vier Mischlösungsmitteln untersucht. Es wurde der Dampfdruck des Elektrolyten und die hohe Temperaturlagerleistung der Batterie getestet.

In diesem Artikel untersuchten die Autoren die elektrochemischen Eigenschaften des Elektrolyten. Unter ihnen ist der Einfluss von γ-Butylester auf den Elektrolytdampfdruck. Erwähnt, dass die weich verpackte Lithium-Ionen-Batterie bei einer Temperatur von 338K arbeitet, ist die Dicke der Batterie gering und die Batteriesicherheit gut. Der erhöhte Wert der Batteriedicke bezieht sich auf den Wert der Änderung der Dicke der Batterie unter bestimmten Bedingungen, basierend auf der Dicke der Batterie nach der Kremation. Weich verpackte Lithium-Ionen-Batterien können aufgrund der weichen Textur der verwendeten Aluminium-Kunststoff-Kompositfolie und des geringen Rückdrucks zu einer starken Ausdehnung der Batterie führen. Daher ist es erforderlich, dass der Elektrolyt einen niedrigeren Dampfdruck bei Temperaturen über 323 K aufweist. Damit wird untersucht, wie die Dampfdruckeigenschaften des Elektrolyten effektiv reduziert werden können.

Abbildung 3 zeigt Elektrolyt 1mol/L LiPF6 EC/DMC (Massenverhältnis 1:1), 1mol/L LiPF₆EC/GBL (Massenverhältnis 4:3) und 1 mol/L LiPF₆EC/DMC/GBL (Massenverhältnis 4:4:3) Dampfdruck im Temperaturbereich von 273 bis 373 K. Aus der Abbildung ist bekannt, dass der Dampfdruckwert des EC/DMC-Elektrolyten mit zunehmender Temperatur schnell ansteigt, insbesondere wenn die Temperatur über 313 K liegt und der Dampfdruck sich sehr schnell ändert. Die geringeren Änderungen des Dampfdrucks bei EC/GBL und EC/DMC/GBL-Elektrolyten deuten darauf hin, dass beide Elektrolyten weniger Temperaturbeeinflusst sind.

Abbildung 3 Änderungen im Verhältnis zwischen Elektrolytdampfdruck und Temperatur

a: 1mol/L LiPF6 EC/DMC (Massenverhältnis 1:1)

b: 1mol / L LiPF6 EC / GBL (Massenverhältnis 4: 3)

c: 1mol/L LiPF6 EC/DMC/GBL (Massenverhältnis 4:4:3)

Im Allgemeinen war das Hauptziel dieser experimentellen Studie zu untersuchen, wie man den Dampfdruck des Elektrolyten verringern kann. Weil je größer der Dampfdruck des Elektrolyten ist, desto größer wird die Flüchtigkeit des Elektrolyten, für die verpackte Lithium-Ionen-Batterie, insbesondere unter hohen Temperaturbedingungen, desto größer wird der Innendruck, was sehr leicht zu einer Explosion der Lithium-Ionen-Batterie führen kann und gleichzeitig die Lebensdauer der Batterie verkürzt.

Elektrolyte sind in der Regel brennbare organische Lösungsmittel, wenn der Dampfdruck sehr hoch ist, kann es leicht flüchtigen, dann wird es eine Verdampfung während der Lagerung oder Verwendung geben, während der flüchtige Dampf und Luft kombiniert werden, kann es leicht sein, dass ein Feuer oder eine Explosion auftritt. Daher hat das Generaldirektorat für Sicherheit und Aufsicht des Staates über die "Methode zur Identifizierung und Klassifizierung der physikalischen Gefahren von Chemikalien" und die "Empfehlung zum Transport gefährlicher Güter" für den Transport von brennbaren Flüssigkeiten für die Klassifizierung von gefährlichen Chemikalien die Notwendigkeit der Dampfdruckprüfung eindeutig festgelegt. Dampfdruckprüfungen sind daher sehr wichtig.

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