鋰離子電池正極材料的結構和與負極材料有什么不同？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-21 12:45
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當電解液注入電池內(nèi)部的時候，這個時候要引入一個概念，就是接觸角（contact angle），不管是氣體液體，還是固體，在接觸的時候就會發(fā)生潤濕現(xiàn)象，電解液注入電池內(nèi)部，電池內(nèi)部主要是正負極，隔膜等，那么就是液體接觸固體，那么之間就會形成一個接觸角θ，如果θ《90°，則液體較容易潤濕固體，浸潤性越好，然后電解液與極片浸潤性好，那么在電池充放電過程中，效果就好。如不是，則反之。
當化成開始的時候，之前都是物理的過程，這時候開始發(fā)生反應，電流通過電極時候，電化學反應開始，這時候就產(chǎn)生了界面上的反應物的消耗和產(chǎn)物的積累，出現(xiàn)了濃度差。在電極通電的初期，擴散層很薄，濃度梯度很大，擴散傳質(zhì)速率很快，因此沒有濃差極化出現(xiàn)/
隨著時間的推移，擴散層逐步向溶液內(nèi)部發(fā)展，濃度梯度下降，擴散速率減慢，濃差極化慢慢變大。這個時候就要引入等效電路來，因為在這個過程中，產(chǎn)生了兩個電阻，一個是擴散阻抗Zw，一個是傳荷電阻Rct，他們之間是串聯(lián)關系，總的阻抗為法拉第阻抗。
那么電解液在這過程中，如何評價呢？ 我們知道一般的電解液中溶劑主要有環(huán)狀碳酸酯（EC等）和線性碳酸酯（DMC等），一般來說環(huán)狀碳酸酯的電化學動力學比線性碳酸酯的大，那么在選取溶劑的時候就要考慮到這點，有時候為了增大擴散速率就要多比例的線性碳酸酯。
第一代：硼酸+乙二醇體系，已發(fā)明50多年了，水的含量較高，否則電導率太低。硼酸和乙二醇酯化以及硼酸變成偏硼酸都會產(chǎn)生水，水少量存在于電解液中有助于支持氧化物的形成，對于提高氧化膜的修復能力是有益處的，但大量的水會引起電極箔的腐蝕，產(chǎn)生氫氣，并且在高溫下的蒸汽壓較高，容易致使電容器爆裂。所以這種體系的電容器無法用在105℃。
第二代：直鏈羧酸鹽+硼酸+乙二醇體系，改進目標是如何降低并控制水的含量，這意味著必須使用硼酸替代物或其它溶劑，以便獲得水含量穩(wěn)定、低阻抗的電解質(zhì)。目前國內(nèi)仍有使用的改進體系為硼酸+直鏈羧酸銨鹽(DCA)+乙二醇體系。該體系雖能一定程度地降低水含量并具有使用成本低的優(yōu)點，
第三代：直鏈羧酸鹽+乙二醇體系，鋁電解電容器在漏電流方面較第二代電解液有較顯據(jù)改善，但羧酸鹽由于分子量的增大閃火上升，但其溶解量下降。
第四代：支鏈羧鹽+乙二醇體系，支鏈羧酸鹽取代或部分取代直鏈羧鹽，支鏈羧酸鹽溶解量大，熱穩(wěn)定性較優(yōu)，但造價一般較高。
幾種典型的電解質(zhì)
分子量151.9，外觀為白色結晶或粉末，易溶于水，還溶于低濃度甲醇、乙醇、丙醇、碳酸酯等有機溶劑。暴露空氣中或加熱時分解。
分子量93.74，外觀為白色至灰色結晶或結晶粉末，具有吸濕性 ，由于BF4半徑較小，容易締合，形成電解液的電導率較小因而很少使用。在高溫、低溫情況下，LiBF 4 的電化學性能會比LiPF 6 好。
分子量156.01，外觀為白色粉末 ，一般具有較大的半徑，電荷分布比較分散，電子離域化作用強，這樣可以減小鋰鹽的晶格能，消弱正負離子之間的相互作用，增大溶解度，同時也有助于熱穩(wěn)定性和電化學性能的提高。但是它們都會在一定的電壓條件下腐蝕鋁集流體，因此限制了它們的使用。
分子量193.79，外觀為微黃或白色粉末，LiBOB中硼原子同具有強烈吸電子能力的草酸根中的氧原子相連，電荷分布比較分散，使得它的電化學穩(wěn)定性較好。與LiPF 6 相比，LiBOB在第一次充放電過程中不可逆容量較低，50℃高溫下的循環(huán)性
能比較優(yōu)越，形成的鈍化膜更加有利于抑制石墨的剝離。
添加劑機理
添加劑一共有4大塊（成膜、導電、阻燃、多功能）關于添加劑的真的很難一下子講完，所以這次真的只能泛泛而談
反應1 添加劑 在電極界面還原 形成 SEI 膜 的 反應
反應 2 溶劑 分子 與 Li+ 共 嵌入石墨層間的三元石墨層 間
化合物（ GIC) 的 形成 反應
反應3 溶劑 分子在電極表面和石墨層間的還原 反應
作用機理：盡管它與EC只有一個雙鍵之差，但性質(zhì)相差很大，它是一種不飽和的化合物，容易在負極上被還原，因此加入到電解液中帶入電池后，化成時它優(yōu)先于EC等溶劑而在負極上還原，參與形成保護膜SEI，得到的膜其離子通透性好，并且電子絕緣性好，有利于鋰離子在充放電過程中進出負極，但負極上的電子不能接觸到溶劑分子，提高了倍率性能并且也提高了存儲、低溫放電和高溫充放電等多方面的性能。據(jù)某些文獻報道，VC在負極上形成的是一種果膠狀的聚合物含量高的薄膜，有良好的親液性，有利于電解液在負極SEI膜上的保留，減少電解液的局部干涸帶來的負面影響。
其實講到這里不得不講一個東西，就是電解液注入電池之后和正極界面的問題， SEI膜是負極與電解液，其實在電池中啟主導作用的還是正極，
