徐川並沒有理會其他的稀少添加材料,直接將目光鎖定在了這三種主要材料上。
大規模且異常的析鋰反應和科學直覺告訴他,問題大概率出在這三種材料中的一種中。
思索了片刻後,徐川將目光鎖定了碳酸乙烯和二氟草酸硼酸鋰上。
這兩種材料相對於環狀碳酸酯來說,更容易出問題。
環狀碳酸酯的性能很穩定,是目前市麵上很多鋰離子電池都會使用的有機溶劑,如果它出現了問題,那麼鋰電池的的庫倫效率基本提升不到9995以上。
但目前市麵上的電池,庫倫效率基本都在9995以上,所以它應該可以先排除。
至於碳酸乙烯和雙草酸硼酸鋰,徐川想了想,將最終的選擇鎖定在二氟草酸硼酸鋰這種鋰電解質上。
原因一樣,碳酸乙烯同樣是電解液中常用的添加劑,它幾乎存在於每一種類型的鋰離子電池中,適應性相當廣。
而二氟草酸硼酸鋰則不同,儘管市麵上很多鋰離子電池都是使用的這種電解質鋰鹽,但它有著自身的缺陷。
比如它的溶解度差,離子電導率相對較低等問題。
且更關鍵的是,它與鋰離子電池的負極材料,一般是集流體鋁形成穩定的鈍化膜。
儘管它能保護負極集流體鋁免受電解液的腐蝕,但也會在一定程度上乾擾鋰離子的通過。
毫無疑問,它是三種材料中最值得懷疑的。
確定了目標,徐川也沒有繼續浪費時間,直接開始了實驗。
他並沒有將這份工作交給研究所的其他人,而是親自動手。
測試方法很簡單,既然懷疑二氟草酸硼酸鋰有問題,那就直接換一種電解質鋰鹽。
能代替它的產品有很多,無論是常規無機電解質鋰鹽中的高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰等材料;還是有機電解質鋰鹽中的雙草酸硼酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰等材料都可以代替。
做一些簡陋的實驗室電池,用不了多長的時間。
不到六個小時,徐川就完成了整體的實驗,不僅更換了電解質鋰鹽材料,還完成了新電池的初步檢測。
然而結果卻讓徐川皺起了眉頭。
更換了電解質鋰鹽材料後,析鋰和鋰沉積問題,依舊沒有解決。
“問題竟然不在鋰鹽上”
看著初步測試結果,徐川有些驚詫。
按照他的分析,鋰鹽出問題的概率高達百分之八十以上,可實驗結果卻表示問題並非出現在鋰鹽上。
如果不是鋰鹽,那是哪裡出了問題
有機溶劑亦或者添加劑
一個個的去排查,很麻煩的,電解液中的添加材料有不少,而且每一種材料的改變,都要考慮與其他材料的適配性。
對於川海材料研究所這種以前幾乎沒有任何電池研發經曆的實驗室來說,沒有任何以往的經驗數據可以參考,可以說要從頭來過了。
想了想,徐川對手中的工作重新做了個安排。
對於電解質鋰鹽的後續測試,他交給了實驗室中的其他人。
畢竟一兩次的實驗還是有遺漏性的,多次重複實驗,才能確定電解質鋰鹽有沒有問題。
至於他自己,則對碳酸乙烯這種常用添加劑展開了研究。
儘管沒有從電解質鋰鹽上找到問題,但徐川依舊相信,導致析鋰和鋰沉積問題的關鍵,在電解液上。而且一定會是在三種主要材料上。
針對碳酸乙烯的研究,和電解質鋰鹽一樣,他乾淨利落的選擇了直接更換材料。
單純的檢測問題,判斷對應的材料有沒有問題,不考慮適配性什麼的,這是最快,最有效的辦法。
材料研發儘管是一件碰運氣的事情,但經驗和數學分析,能幫助研發人員做出相對正確的選擇,極大的縮減研發時間與需要投入的成本。
將碳酸乙烯更換成另一種作用近似的臭代碳酸酯後,徐川重新對電池做了檢測。
本沒抱多少希望的檢測,結果卻讓他大為驚訝。
在更換掉碳酸乙烯後,鋰離子電池的析鋰與鋰沉積速度竟然得到了相當大的改善。
在使用碳酸乙烯作為提高電池性能的添加劑時,新電池的庫倫效率最高也隻有9993左右。
而在更換成臭代碳酸酯後,新電池的庫倫效率竟然提升到9998左右。
005個百分點的提升,這足以充放電循環次數提升三百到是四百次了。
但缺點也有,在更換了碳酸乙烯後,鋰電池的性能下降了不少。
比如充電速度降低了近百分之十八,電解液的活化性能也降低了不少。
不過相對比析鋰問題得到解決,這些都是可以接受的。
“問題居然出在碳酸乙烯上這真難以相信。”
看著檢測結果,徐川再度驚詫。
如果他沒記錯的話,碳酸乙烯這種添加劑,在未來的鋰離子電池、鋰金屬電池、甚至是鋰硫電池中都有使用。
因為相對其他的添加劑來說,碳酸乙烯對於鋰電池電池性能的提升相當高,其他的添加劑根本就無法相比。
這也是他並沒有怎麼想過問題會出現在這上麵的原因。
但現在,實驗結果明明白白的告訴了他,導致析鋰和鋰沉積的罪魁禍首就是碳酸乙烯。
“真是很難相信啊。”
盯著檢測結果,徐川再度陷入了沉思。
解決了析鋰問題,本應該是一件很讓人高興的事情,但他卻對此產生了懷疑。
在未來米國那家研究所解決鋰枝晶問題的時候,肯定也遇到過這種問題,隻是,他們依舊選擇了碳酸乙烯作為添加劑。
這是為什麼
碳酸乙烯作為添加劑,的確能提升鋰電池的性能,但如果它是導致鋰枝晶問題的罪魁禍首,那麼怎麼都應該將其更換掉來著。
為什麼那家研究所沒有這麼做
對於這個問題,徐川有些想不通了。
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