洗地機用電瓶主要由正極、負極和電解液等部分構成,其中電解液雖然不提供容量,但是卻承擔著在正負極之間傳導Li 的重要作用,因此電池的循環壽命和倍率性能等特性都與電解液之間有著密切的關系。
由于電解液在電池工作的過程中會持續的在正負極發生氧化和還原反應,因此注液量過少對于洗地機用電瓶的循環壽命不利,同時如果電解液數量過少,也會導致部分活性物質無法浸潤,因此不利于電池容量的發揮,但是注液量過多也會造成鋰離子電池能量密度下降,成本升高等問題。
因此如何確定合適的注液量,對于鋰離子電池在性能和成本之間的平衡便顯得尤為重要。隨著電解液浸潤程度的增加,洗地機用電瓶內能夠參與反應的兩相界面不斷增加,因此如果我們采用交流阻抗手段對電池阻抗進行測量,能夠發現鋰離子電池的高頻阻抗在持續降低,這也為我們實時監測電池浸潤提供了一種新的方式。從下圖不同注液量后電池高頻阻抗的變化能夠看到注液量更多的情況下,洗地機用電瓶在注液后高頻阻抗也下降的更多,但是當電解液與微孔體積比系數增加到1以上時,電解液量增加對于降低高頻阻抗便影響比較小。
同時我們還能夠注意到電解液量較少的電池在浸潤過程中還有阻抗增加的情況,這主要是由于電解液量不足造成的。不同電解液量對于洗地機用電瓶在不同倍率下的可逆容量和能量密度的影響,理論上電解液只要填充掉電極和隔膜中所有的孔隙便可以,但是實際由于電極和隔膜之間仍然存在一定的間隙,電池實際需求的電解液量要大于1。
當電解液體積比系數從0.6提高到1.2,電池在0.1C的可逆容量也在增加,但是繼續增加注液量后電池的容量沒有顯著的增加,但是隨著電解液數量的增加,洗地機用電瓶的能量密度在不斷降低。 |