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3-氯苯甲醚如何作为功能添加剂在锂离子电池电解液中实现过充保护? 1

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本文将讲述3-氯苯甲醚如何作为功能添加剂在锂离子电池电解液中实现过充保护,旨在为相关领域的研究人员提供参考思路和实验支持。


背景:3-氯苯甲醚,英文名称:1-chloro-3-methoxybenzeneCAS2845-89-8,分子式:C7H7ClO,外观与性状:透明淡黄色液体。3-氯苯甲醚在常温下,存放在密封容器中,以及正常的储存和处理条件下是稳定的。

锂离子电池作为电动自行车、电动汽车、混合电动车等领域的动力电池备受重视,但随之而来的电池安全问题也不容忽视。在外部保护电路失效或滥用的情况下,锂离子电池可能存在过充安全隐患。为解决这一问题,可以通过添加电解液添加剂来实现电池内部的过充保护。研究发现,功能添加剂3-氯苯甲醚(3CA)和联苯(BP)的联合使用能够在锂离子电池电解液中实现过充保护。


1. 防过充电化学行为研究:

曾彪及其团队采用了多种分析方法,如循环伏安法、动电位扫描分析和扫描电镜分析等,研究了3-氯苯甲醚(3CA)和联苯(BP)两种防过充机理不同的电解液添加剂在锂离子电池电解液中的联合应用对防过充行为的影响。研究结果表明,混合添加剂过充时在极表面依次发生了3-氯苯甲醚的氧化还原飞梭和联苯的电聚合反应。这两种防过充机制共同作用,为电池提供了多重防护,从而提高了电池的安全性能。此外,相对减少的电聚合添加剂含量使混合添加剂电解液对电池的负面影响也相对减弱。


2. 实验部分:

1)电解液的配制(见表)

2)电极制作和电池组装

将活性物质LiNi1 /3Co1/3Mn 1/3O2,导电剂superp、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比为90∶6∶4混合,加入适量分散剂N-甲基吡咯烷酮后研磨成均匀浆料,搅拌均匀涂布于铝箔上,烘干,铳切(Φ 14 mm)3 MPa碾压,制成正极片,经120 ℃真空干燥3 h后使用; MCMB,粘结剂聚偏四氟乙烯按质量比为94∶6混合,加入适量 N-甲基吡咯烷酮后研磨成均匀浆料,均匀涂布于铜箔上,烘干,铳切(Φ 16 mm)3 MPa碾压,制成负极片,经 120 ℃真空干燥3 h后使用; 在充满高纯氩气的手套箱 中装配成扣式电池(型号: CR2016)


3)电化学测试

铂微电极循环伏安分析: 采用三电极体系,组装模拟电池瓶,在电化学工作站测试上述6种电解液的循环伏安行为,工作电极为铂微电极(面积0.01 cm2),对电极和参比电极均为锂片,扫描电压: 35 V,扫描速度υ 0.1 m V/s; 粉末微电极循环伏安分析参数设置与铂微电极循环伏安分析相同,工作电极改为 LiNi1 /3Co1/3Mn 1/3O2粉末微电极。动电位扫描: 在电化学测试系统上用动电位扫描法,在模拟电池瓶中采用三电极体系测试前四种电解 的极化曲线,工作电极为铂微电极,对电极和参比电极均为锂片,扫描电压: 210 V,扫描速度υ2 mV/s


以上所用玻璃器皿用数控超声仪清洗1 h80 ℃ 真空干燥8 h,模拟电池的组装、拆卸和测试均在手套箱中完成。


参考文献:

[1]冯桂学,陈燕,孙韶华等. Fenton氧化法降解水中致嗅物质2,3,6-三氯苯甲醚 [J]. 中国给水排水, 2022, 38 (13): 78-82. DOI:10.19853/j.zgjsps.1000-4602.2022.13.013

[2]曾彪,刘素琴,黄可龙等. 功能添加剂对锂离子电池的防过充电化学行为研究 [J]. 化学学报, 2009, 67 (24): 2815-2821.

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