三菱探明LNCAO正極鋰電池生成氣體原因

    三菱化學(xué)科學(xué)技術(shù)中心在日本舉行的“第48屆電池討論會(huì)”（2007年11月13～15日）上，就采用LiNiXCoyAl1-x-yO2（LNCAO）作為正極材料的鋰離子充電電池在高溫下生成CO2等氣體的原因，發(fā)表了題為“利用13C標(biāo)記溶劑測(cè)定氣體生成源”的演講。

　　與以往的LiCoO2<相比，LNCAO可實(shí)現(xiàn)約1.3倍的大容量化，但也存在高溫下生成的CO2和CO等氣體較多的問(wèn)題，有可能引起單元膨脹或破裂。為此，只要確定氣體的生成源是在電解液還是在正極及負(fù)極材料，就可減少氣體的生成量。

　　三菱化學(xué)科學(xué)技術(shù)中心通過(guò)把電解液——碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）的碳原子從通常的 12C置換為 13C，嘗試確定了氣體的生成源。

　　試驗(yàn)使用1M LiPF6鹽和3:7的EC/DEC電解液，正極材料為L(zhǎng)NCAO，負(fù)極為石墨，分離器為PE（聚乙烯）制成的層壓型單元。高溫保存試驗(yàn)分別準(zhǔn)備了封入以下電解液的三種單元：（1）通常的 12C電解液；（2）用 13C對(duì)EC和DEC進(jìn)行了標(biāo)記的電解液；（3）用 13C對(duì)EC進(jìn)行了標(biāo)記的電解液。在將各單元充電至4.2V后，在85℃下保存24小時(shí)，通過(guò)分析電池內(nèi)生成的氣體，測(cè)定了 12C和 13C的比例。

　　另外，為了測(cè)定正極和負(fù)極的氣體生成量，該中心還進(jìn)行了單極保存試驗(yàn)。試驗(yàn)利用通常的電解液，在將單元充電至4.2V后，取出正極和負(fù)極，把電極分別與（2）的電解液一起封入層壓袋，在85℃下保存，通過(guò)分析各層壓袋中生成的氣體，測(cè)定了12C和13C的比例。

　　這兩個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果顯示，在CO2的來(lái)源中，EC占52％，DEC占11％，正極占37％，負(fù)極為零。另一方面，在CO的來(lái)源中，EC占64％，正極和負(fù)極占36％，DEC基本為零。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，減少氣體的生成可以采取降低EC在電解液中的比例的辦法。