特斯拉电动化技术源研究报告（58页）

行业报告下载 2020年06月26日 06:48 管理员

在微分容量检验中，相对于不添加 ODTO 溶剂的控制组（panel a 和 d），添加 ODTO 实验组的微分容量曲线均出现双峰。在纯 ODTO 溶剂组中，双峰现象尤为明显，ODTC 钝化石墨电极的电压保持在 2.1 至 2.3V 左右，然而随着 ODTO 溶剂浓度加大（从 1%至 5%），左侧还原峰收到了抑制，意味着 SEI 膜的生成受到了抑制，从而减少电极材料循环寿命。备注：SEI 膜是指在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。其形成有利于减缓锂元素消耗从而提升电池寿命。

相对于传统电解液，混入 ODTO 添加剂的电解质溶液可钝化电池负极上的活性颗粒，生成保护膜，从而使得电池循环周期更长。对于混合了 2%VC+1%ODTO 和 2%FEC+1%ODTO 电解质溶液而言，它们的容量和归一化容量在短循环周期测试（200 次，图）后保持仍能保持基本水平。此外，加入 ODTO 溶剂的电池具有更低的∆𝑉增长率，这意味着在使用时电池阻抗会更加稳定。 Jeff Dahn 团队还在长循环周期测试（大于 2000 次）中，对添加了 ODTO 电解质的电池容量保有率和阻抗进行了研究。研究结果显示，在 ODTO 溶剂与 LiPO2F2 混合后，电池容量在 2200 个循环周期内始终高于不添加 ODTO 的普通电池，并且∆𝑽也能保持在相对稳定的水平。

为了研究 SEI 膜是如何延长电池寿命这一问题，Jeff Dahn 团队利用实时压力测量法，分析软包电池在循环周期中的内部压力，得出 SEI 膜生成速率与电池内部膨胀速率之间的关系。在实验中，研究人员描绘了 SEI 膜生成的过程。在下图代表涂在负极集流体上的活性颗粒中，每一个颗粒都在初次化成（Formation）后被 SEI 膜覆盖包裹（Panel a）。在电池充电期间，负极逐渐会被锂化，导致活性颗粒发生膨胀并碎裂，使得带电离子消耗在电解液中，形成新的 SEI 并消耗锂元素（Panel b， c）。经过多次循环周期后，锂元素更少，但是 SEI 膜更厚，能够承受更大的形变并减缓负极上锂元素的消耗速率（Panel d）。

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