下图以1M LiPF6 EC:EMC 3:7作为电解液,然后加入含量为2%的不同添加剂(VC、PES、PES+MMDS+TTSPi),软包电池为NMC442/graphite,充放电电流0.1C,放电截止电压2.8V,充电截止电压分别为4.2V、4.3V、4.4V、4.5V、4.6V、4.7V。可以看到,充电截止电压提高后,电池容量虽然提高了,但是循环性能却下降很快。阻抗图谱显示,2%VC为添加剂时,充电截止电压从4.4V开始,对应电池阻抗就快速增加;2%PES为添加剂时,充电截止电压从4.5V开始,对应电池阻抗就快速增加;2%PES+MMDS+TTSPi为添加剂时,充电截止电压从4.6V开始,对应电池阻抗就快速增加。阻抗的增加造成了电池容量的快速衰减。
为了弄清楚造成阻抗增加的来源,首先作了下列研究:
a) 充电态正极电极和电解液之间的产气
b) 充电态负极电极和电解液之间的产气
c) 充电态软包电池(包括正/负极、电解液)的产气
为了研究单独的正极或负极电极的产气,首先将充满电(4.4V)的软包电池pouch cell拆开,取出正极极片NMC442和负极极片Graphite,然后再将正/负极极片分别封装在铝塑膜袋pouch bag中,并加入相应电解液和添加剂(2%VC),然后封装好后再在60摄氏度下存储500小时,同时监测产生的气体。可以看到,Pouch Cell产生的气体不到0.3mL,并且在500小时内气体没有增加;pouch bag + NMC442产生的气体从大约0.3mL上升到0.8mL;pouch bag + Graphite产生的气体大约是0.05mL,并且整个过程没有增加。从这里有个初步的推断,正极NMC产生气体应该迁移到负极Graphite被消耗掉了,这样才能解释为什么Pouch Cell的气体含量很小。
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