什么是鋰電池電解液？鋰電池能用水做電解液嗎?
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-05-11 15:58
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鋰電池電解液
我們都知道鋰電池的主要組成部分包括四個(gè)方面：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分對(duì)提升鋰離子電池的循環(huán)性能、能量密度，從而進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程起著不可替代的作用。
鋰電池能量密度取決于電池的電壓和容量，要想提高電池能量密度除了提高正負(fù)極材料的容量外，另一個(gè)途徑便是提高電池的工作電壓，那么電池在高工作電壓下對(duì)電解液的高電壓性能也提出了新的技術(shù)要求。鋰電池電解液的組成部分一般包括電解質(zhì)鋰鹽、高純度有機(jī)溶劑和一些特定組分的添加劑。電解液，大的分類有液態(tài)電解液，固態(tài)電解液和凝膠電解液。
液體電解液，又可以分成有機(jī)電解液和無機(jī)電解液。當(dāng)前應(yīng)用最廣的是液態(tài)有機(jī)電解液。電解液充溢在電池殼體內(nèi)部，電池的正負(fù)極和隔膜都浸泡其中。電解液一方面提供部分活性鋰離子，作為充放電過程中的導(dǎo)電離子使用。另一方面，電解液提供離子通道，或者叫載體，使得鋰離子可以在其中自有移動(dòng)。
鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，就像是正極與負(fù)極之間的“愛情紐帶”，是對(duì)鋰電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。
選擇電解液的一般原則如下：
(1)電化學(xué)穩(wěn)定性好，與正極材料、負(fù)極材料、隔膜、集流體、粘結(jié)劑等不發(fā)生反應(yīng);
(2)離子電導(dǎo)新好，介電常數(shù)高，粘度低，離子遷移的阻力小;
(3)在很寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，一般溫度范圍為-40℃～70℃，適用于改善電池的高低溫特性;
(4)能最佳程度促進(jìn)電極可逆反應(yīng)的進(jìn)行，即具有較高的循環(huán)效率;
(5)環(huán)境友好，最好無毒或者低毒性。
鋰電池能用水做電解液嗎?
水對(duì)于各種類型的鹽類都有非常好的溶解性，溶解后的離子會(huì)與水分子形成溶劑化的外殼結(jié)構(gòu)，同時(shí)水溶液具有安全、無毒和高電導(dǎo)率的優(yōu)勢，是一種理想的鋰離子電解液。但是水的電化學(xué)窗口較窄(分解電位1.23V)，同時(shí)一些正負(fù)極材料與水溶液接觸時(shí)不太穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生副反應(yīng)。高濃度電解液是解決這一問題的有效方法。
水系鋰離子電池由于安全、環(huán)保、低成本等因素得到了廣泛的關(guān)注，但是水系鋰離子電池在發(fā)展中仍然面臨的許多挑戰(zhàn)，例如能量密度偏低，這主要是因?yàn)樗芤旱碾娀瘜W(xué)窗口比較窄，因此導(dǎo)致大多數(shù)正負(fù)極材料在這一電化學(xué)窗口范圍內(nèi)難以充分發(fā)揮出全部容量，部分正負(fù)極材料在水溶液環(huán)境中存在金屬元素溶解的問題，造成循環(huán)性能的下降，同時(shí)H+的嵌入問題也會(huì)影響水系鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，這都是在后續(xù)的水系鋰離子電池電解液開發(fā)中需要解決的問題。
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