一、产品概述
本产品是专为固态/半固态锂金属电池体系开发的多功能纳米碳酸钙添加剂,采用高纯度、纳米级碳酸钙颗粒,具有优异的化学稳定性、环境友好性与经济性。该添加剂通过物理吸附与化学反应协同作用,有效抑制锂枝晶生长、显著减少电极/电解质界面副反应,并大幅提升电池的循环稳定性与安全性,是构建新一代固态/半固态电池电解质体系中的理想添加剂。
二、产品核心功能
本产品在电池体系中发挥以下关键功能:
1、 高效吸附:强力吸附电解液分解产生的有害酸性副产物(如HF)。
2、 活性离子缓释:可控释放Ca²⁺及 LiPO₂F₂等活性物质。
3、 稳定SEI膜构筑:促进形成致密、富含氟化物的固体电解质界面(SEI)膜。
4、 锂枝晶抑制:有效引导锂子均匀沉积,防止枝晶穿透。
5、性能提升:显著延长电池循环寿命,增强整体安全可靠性。
三、作用机制
1.
副产物吸附与缓释效应:
纳米碳酸钙颗粒赋予产品极大的比表面积,具备卓越的化学吸附能力,可高效、持续寺捕获电解液分解产生的HF等酸性物质,防止体系酸度升高,从而延缓电解质老化与性能衰退。
在电池循环过程中,纳米碳酸钙颗粒能缓慢释放Ca²⁺离子以及反应生成的LiPO₂F₂等活性物质,实现长效、稳定的功能性添加剂供给,为延长电池寿命提供持续保障。
2.
枝晶抑制机制:
理论计算与实验研究证实,在常见的EC/DEC等碳酸酯类电解液体系中,Ca²⁺的还原电位低于Li⁺,因此在金属锂沉积过程中,Ca²⁺不会优先被还原沉积。
相反,Ca²⁺会选择性吸附在锂金属电极表面凸起处(即枝晶潜在生长点),形成局部静电屏蔽层。该屏蔽层对后续的Li⁺优先在凹处或平坦区域沉积,最终实现锂离子的均匀沉积,有效抑制锂枝晶的生成与生长。
3. SEI膜优化机制:
释放的Ca²⁺具有极高的阴离子解离能力,能有效促进电解液中F⁻等阴离子在电极表面的富集。
这种富集效应有助于形成更加致密、结构稳定且富含氟化物(例如LiF)的SEI膜。该SEI膜能够有效钝化锂金属表面,大幅减少持续的界面副反应及活性物质消耗。提升界面离子传输效率,降低界面阻抗,从面提升电池倍率性能与整体能量效率。
四、应用领域
本产品广泛应用于追求高能量密度、长循环寿命及高安全性的固态/半固态锂金属电池体系,尤其适用于:
1、 固态锂电池(SSLB)
2、 锂硫电池(Li-S)
3、 锂氧气电池(Li-O₂)
4、 高能量密度金属锂电池
5、对安全性、寿命要求严苛的住进能场景:如电动汽车动力电池、大规模储能电站、航空航天电源系统等。
五、使用方法
1、分散添加法:将纳米碳酸钙粉末按推荐比例(具体比例需根据电池体系优化)加入目标电解液(液态或聚合物基凝胶电解质)中。为确保均匀分散,建议采用超声处理或高剪切搅拌,形成稳定的添加剂分散液。
2、复合电解质法:作为功能性填料,直接掺入固态电解质(如聚合物、硫化物、氧化物等)基体中,制备复合电解质膜。
六、 产品核心优势
1、卓越的环境友好性:纳米碳酸钙无毒无害,生物相容性好,符合绿色化学理念,易于回收处理,显著降低环境负担。
2、显著的成本优势:原料来源广泛且价廉,制备工艺成熟高效,综合成本远低于含氟类(如LiPF₆衍生物)或有机添加剂。
3、优异的化学稳定性:在固态/半固态电池电解质环境中长期保持稳定,不引发或参与有害副反应。
4、长效缓释特性:纳米颗粒结构实现活性物质的持续、可控释放,提供长效保护,避免一次性消耗。
5、本质安全性高:材料本身不易燃、不挥发,有效提升电池体系的热稳定性和滥用安全性。
6、多功能协同效应:集吸附净化、离子供给、界面调控(SEI优化、枝晶抑制)等多种功能于一体,协同提升电池综合性能。
七、技术参数表
项
目
|
技术指标
|
备
注
|
外观
|
白色粉末
|
|
白度
|
≥92
|
|
平均粒径
nm
|
40-80
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透射电镜测定
|
比表面积
m2/g
|
15-40
|
BET氮吸附法测定
|
pH
|
8.5-10.0
|
|
水分
%
|
≤0.7
|
105℃恒重法测定
|
吸油值
ml/100g
|
40-50
|
|
碳酸钙含量
%
|
≥98
|
滴定法测定
|
(注:以上数据为典型值,具体批次以质检报告为准。)
八、 注意事项
1、 储存于阴凉、干燥、通风处,避免吸潮。
2、 操作时建议佩戴防护口罩,避免粉尘吸入。
3、 分散过程需确保充分均匀,以获得最佳性能。
4、建议根据具体电池体系进行添加比例和工艺优化。
纳米碳酸钙添加剂作为一款创新、环保、高效且经济的解决方案,成功突破了制约固态/半固态锂金属电池发展的锂枝晶生长与界面副反应两大核心瓶颈。其独特的缓释机制与多功能的协同作用,为开发下一代高安全性、超高能量密度的先进电池技术提供了强大支撑。我们坚信,随着固态电池技术的持续演进与规模化应用,纳米碳酸钙添加剂必将在未来的能源存储版图中扮演日益重要的关键角色。 |