錳系正極材料電解液添加劑分析

竇加俊 邢彤(天津金牛電源材料有限責任公司，天津 300400)

0 引言

錳系正極材料的電解液添加劑使用中，其可以在整個電池的工作中，可以更好地支持電池內的電荷傳遞，同時對于添加劑來說，其本身也存在一些特定的作用作用和理化指標，要根據電池的運行方法和運行需求科學選擇電解液添加劑。之后才可以根據這類信息的處理方法，從而讓目前的新型處理結構與協調方法進行選擇。

1 錳系正極材料電解液添加劑材料

1.1 LMO的電解液添加劑

LMO本身呈現立方體尖晶石結構，在熱穩定性、理論容量、倍率性能以及單位售價等方面，都具有良好的性能與條件，可以說在目前的電池行業運行和發展中，LMO已經成為大量電池生產廠家廣泛選用的資源，構成了當前的最主要動力材料。在LMO材料的使用中，發現需要在當前的整個系統建設與完善過程中，可以發現在電解液的氧化分解過程中，會出現酸引發下的錳離子溶解問題，在該問題出現之后，會導致該材料在后續的信息處理與完善過程中，會在很大程度上呈現高溫性能變差的特點。

在當前的信息處理和整個系統的升級與優化過程，已經構成了多種專業化的科學管控制度，但是從整體上來看，大部分材料雖然可以在很大程度上提高電池的本身運行性能，然而在后續的相關信息協調和工作中，很可能導致在當前的工作中，整個系統內部的綜合管理水平不足。比如使用的電解液添加劑為N-甲基吡咯烷鎓-醋酸雙酰亞胺，在加入了該項材料之后，可以在實際的信息處理和使用過程，可以充分提高該系統的工作方法與處理成效，讓電池的運行質量抬升。

1.2 LNMO的電解液添加劑

錳系正極材料的電解液添加劑中，考慮到在當前的材料制作中也會制作出LNMO正極材料，這類材料的使用過程具有更高的電壓，可以達到4.78V，并且這類材料在能量密度、理論比容量、環境友好性方面，都具有良好的性能。在具體的電解液添加劑材料使用中，要根據這類正極材料的本身質量和操作方案，充分提高該系統的工作質量。其中LNMO在充放電的過程中，會出現陽離子混排問題，其中在電解液的高電壓環境下，會讓正極逐漸出現分解問題，使得電池的運行壽命大幅縮短，此時會導致電化學性能大幅變差。此外在電解液添加劑的應用中，也要通過在其中加入經過熱處理的導電添加劑，此時可以讓正極表面的相關設施得到處理，同時也可以在其中增添含硼添加劑，這類添加劑在使用過程中，會被整個電池的內環境內優先氧化，并且可以在正極材料的表面結構上形成含篷膜，可以抑制電解液的分解，此時減少大阻抗無極電解液產物的生成，最終讓錳系正極材料的被保護性能提高。

1.3 錳系三元正極材料電解液添加劑

1.3.1 LNCM電解液添加劑

錳系正極材料的使用中，其中含有錳系三元正極類型的材料，在這類材料的具體應用中，LNCM的材料的具體應用過程中，可以通過對于所有這些信息的處理和協調，讓得到的電池材料性能提高。在當前開發出的相關材料中，可以使用的相關材料包括三甲基硼酯材料為電解液的添加劑，之后分析在這類材料的具體使用過程中，可以實現對于該項材料的科學處理，并且在得到了所有這類關鍵性的信息之后，則可以充分提高整個電池系統的運行質量，從而使得該系統的專業性運行質量與工作水平可以得到全方位的升級。

1.3.2 NCM電解液添加劑

從電池材料的特性上來看，會受電解液的嚴重影響，導致電極材料被腐蝕，降低了電池的壽命。在電解液添加劑的使用過程，已經開發出了多種材料，其中三乙烯基磷酸酯作為添加劑時，可以提高電池的整體運行壽命和運行質量，另外在初始充電條件下，該材料可以在正極材料表面上發生氧化還原反應，同時氧化分解的參數比基準電解質參數更低。在電池的抗阻和后續分析中，可在正極材料表面可形成防護層，可防止在電解液的其他組分中出現不可控的氧化分解反應。因此從表面的形成結構上來看，添加劑可在很大程度上形成針對整個系統的有效保護作用，讓該系統的運行效率和運行質量升極。

1.3.3 碳酸二苯酯電解液添加劑

碳酸二苯酯在一些錳系正極電池中，通過對該材料的使用，加入了電解液添加劑后，在較高精度的庫侖法、電池演變測量以及CEI等多參數的分析過程，發現加入了該材料后，電池的充電能量的提高速率和存儲過程中的放電速率都發生了下滑，因此可以說該材料可以實現對電池充放電性能的有效保護。此外從充放電結果上來看，無論是在充電過程還是放電過程，由于電池的運行參數和運行效率處于更加順滑狀態，因此可認為這類材料在充放電過程中所產生的沖擊程度下降，通過對這類信息的后續調整和規范，可認為當前所取得的結果具有更高的安全性。

1.3.4 環氧甘露醇電解液添加劑

在該材料的使用中，通常情況下會在一定的溫度環境下對其進行反復式的循環處理，并且可以將一定質量分數的相關參數添加劑投入到原有的電解液內，從而在整個電池的正極上生成具有超薄性、均勻性分布性以及運行可靠性等多種性能的保護膜，因此可以說在具體的建設階段，可以充分形成針對整個系統的運行穩定性、工作效率和信息處理性能的全面升極，從而以整個系統在后續的運行階段為依托，與當前已經建立的電池系統升級。

2 錳系正極材料電解液添加劑材料效果

2.1 LMO電解液添加劑影響

對于LMO專用的電解液添加劑運行過程分析可以發現，如果未能采用本文上文中提及的電解液添加劑，則在后續的信息處理過程和使用過程，可以實現對這類信息的充分協調與整合，即當前所建立的專業化管理工作機制和管理工作預案必須要能夠經過科學處理，才可讓所取得的處理結果本身可滿足正極的穩定運行要求。此外在后續的信息處理和規劃過程，發現在使用了新型材料后，材料后續管理和操作方案都需要得到全面檢驗，經過了有效的調整和分析后，才可認為當前能夠取得的所有專業化信息處理結果和信息的處理規劃方案可以順應該系統的運行要求，此時可以認為，該電解液添加劑可以符合錳系正極材料電解液的運用目的。

2.2 LNMO電解液添加劑影響

LNMO的電極材料電解液添加劑使用中，本文探討了經過熱處理之后的炭黑導電添加劑性能，并且使用XPS研究表面的相關材料特征，以及在石墨化過程中所產生的變化，從最終取得的效果上可以發現，在電池的后續應用階段，由于材料本身具有良好的導電性能，因此在運行過程可以獲得更長的循環壽命。在材料的使用中，可以在整個正極材料的表面上形成更少的官能團，最終可以有效削弱整個正極材料表面上的副反應強度，從而讓電池的循環穩定性提升。此外在電池的高電壓情況下，也可以在其中加入含有硼材料的添加劑，在具體的作用原理上，上文中已經提及，此處不再贅述。從取得的結果上來看，加入了這類添加劑之后，整個系統的運行穩定性、工作可靠性和運行壽命都得到了全面徹底的升極，最終讓整個系統可以處于更為高效、安全的運行狀態。

2.3 錳系三元正極材料電解液添加劑影響

2.3.1 LNCM電解液添加劑影響

對于LNCM正極材料來說，在整個系統的建設階段，需要在其中加入相關的材料作為電解液添加劑，從而分析該添加劑對于整體性能參數的影響。在當前的研究結果中可以發現，如果使用了這一材料作為電解液添加劑之后，則整個系統的影響參數穩定性提高明顯，其中電解液中如果該材料的質量分數達到10%，那么在0.5V和3.0V電壓下，整個電池可以循環運行200次，同時在該過程中容量的保持率保持為89%，因此可以認為，電化學的相關參數并未發生容量方面的根本性變化，可以符合系統的穩定運行要求。

2.3.2 NCM電解液添加劑影響

針對NCM膜材料的添加劑在使用過程，其中加入0.25%的環氧甘露醇后，在高壓循環環境下進行了50次的循環，則可以發現整個電池的相關參數和性能的穩定性高于基礎性的電解液，電池的整體電能容量保持率達到了96.9%，基準電壓保持率為73.1%。因此可以認為，該電解液添加劑具有良好的電池性能保障效果。此外在4.8V電壓下，這類外加劑也可以有效抑制電池的自放電系數，并且在信息的循環處理過程，由于加入的材料可以優先氧化并形成碳酸酯溶劑，因此可以在正極的表面形成薄且有保護性的正極饃。

2.3.3 碳酸二苯酯電解液添加劑影響

在加入了磷酸二苯酯材料之后，可以實現對整個正極材料的性能影響，通過使用專業的測量方法發現，加入質量分數1%的磷酸二苯酯之后，則電池的充放電電能容量參數明顯變化，雖然整體上具有一定的緩解效果，其中加入了質量參數為24.3%時，在4.3V電壓下，電池的極化參數與阻抗半圓的直徑都處于急劇增加狀態，讓正極材料表面的厚度處于增加狀態，此時電池的容量逐漸衰減，但是整體上瞬間速度緩慢，處于可以接受狀態。

2.3.4 環氧甘露醇電解液添加劑影響

環氧甘露醇材料加入之后，如果外加劑的質量分數為0.1%，那么就可以在正極上形成超薄且均勻分布的保護膜，從而提高了正極材料的熱穩定性能，防范了容量損失和內部阻抗的增長，如果加入質量分數在2%的情況下，那么在60℃的高溫下，電池循環的熱性能也得到了大幅度的改善，初始容量保留率為98.9%，而膜的厚度增加17.9%，對于整個系統的運行參數情況影響不大。

3 結語

綜上所述，錳系正極材料電解液添加劑的使用過程，主要是依托于該正極材料的本身特性以及相關外加劑材料的理化特性對其進行投放。從當前取得的研究成果上來看，可以加入的材料包括碳酸二苯酯、環氧甘露醇等，這類物質使用之后，都可以在正極材料上形成一層保護膜，防范了正極材料的過度消耗，并且可以提高熱穩定性。