特斯拉防止電池故障的鋰電池電解質(zhì)方法專利

據(jù)外媒報(bào)道，特斯拉加拿大電池研究小組申請(qǐng)了一項(xiàng)新專利，該專利提供了分析鋰電池電解質(zhì)的方法，可有助于防止電池故障。此外，該專利申請(qǐng)由Jeff Dahn領(lǐng)導(dǎo)的特斯拉電池小組提交。Jeff Dahn被認(rèn)為是鋰離子電池的先驅(qū)，自鋰離子電池被發(fā)明以來，就一直在該領(lǐng)域工作。Jeff Dahn因幫助延長(zhǎng)了電池的生命周期而廣受贊譽(yù)，電池生命周期的延長(zhǎng)將有助于實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的商業(yè)化。目前，Jeff Dahn的主要工作集中在提升鋰離子電池的能量密度和耐久性上。

今年早些時(shí)候，該研究小組也申請(qǐng)過一項(xiàng)電池技術(shù)專利。此次其申請(qǐng)的專利名為“鋰離子電池電解質(zhì)濃度成分測(cè)定方法和系統(tǒng)”。

專利申請(qǐng)中寫道：“本發(fā)明提供了一種確定鋰離子電池電解質(zhì)成分濃度的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)法，該方法包括向分光儀發(fā)送指令，以抓取電解質(zhì)溶液的光譜，并生成信號(hào)，此外，還將對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析，以確定光譜中的一個(gè)或多個(gè)頻譜特征。所述方法還包括制備一個(gè)光譜數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫要與預(yù)先確定的電解質(zhì)成分濃度的溶液相對(duì)應(yīng)，其中該數(shù)據(jù)庫還包括每個(gè)溶液的多個(gè)光譜特征。而且，該方法還將使用光譜數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步確定機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）模型，將利用該模型確定樣品溶液中電解質(zhì)成分濃度?！?/p>

此外，該專利還指出了目前電解質(zhì)存在的問題及分析電解質(zhì)狀態(tài)方法的問題：“鋰離子電池，特別是高壓電池，失效的主要原因之一在于電解質(zhì)的降解，特別是帶電電極上電解質(zhì)的降解。目前解決電池故障和電解質(zhì)降解的主要方法集中于在電極表面形成的，電解質(zhì)降解產(chǎn)生的薄膜上。此類薄膜含有電解質(zhì)溶液和電解質(zhì)鹽中的化學(xué)物質(zhì)，如六氟磷酸鋰（LiPF?6）。LiPF?6可分解成氟化鋰（LiF）和五氟化磷（PF?5），而五氟化磷又容易水解成氫氟酸（HF）和三氟氧化磷（PF?3O），該兩種水解產(chǎn)物在兩個(gè)電極上都有很高的反應(yīng)活性，而且由于它們會(huì)不可避免地存在于六氟磷酸鋰溶液中，因此可能對(duì)電極的性能造成不利影響。雖然有方法可以確定鋰離子電池中電解質(zhì)溶液和電解質(zhì)鹽六氟磷酸鋰的機(jī)理，但是現(xiàn)在還沒有廉價(jià)而準(zhǔn)確地方法，可以表征電解質(zhì)，從而確定電解質(zhì)的降解程度?！?/p>

一般來說，電解質(zhì)溶液的定量分析需要使用昂貴的分析工具，例如核磁共振儀譜（NMR）、氣相色譜-質(zhì)譜（GS-MS）、高效液相色譜儀（HPLC）和電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES），而且還需要大量的時(shí)間來進(jìn)行分析。此外，有些分析功能甚至不能直接測(cè)量電解質(zhì)成分濃度。例如，色譜法中采用的檢測(cè)器無法暴露在六氟磷酸鋰的高溫降解產(chǎn)物中，因此，此類方法只能在電解質(zhì)的水溶部分被移除之后，只關(guān)注于電解質(zhì)的有機(jī)成分。