鋰電池電解液種類的分類有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-29 09:53
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目前鋰電池主要使用的電解質(zhì)分為液態(tài)電解質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì)，液態(tài)電解質(zhì)俗稱為電解液，目前主要應(yīng)用于圓柱及方型鋰電池中；固態(tài)電解質(zhì)又稱之為聚合物電解質(zhì)，目前主要應(yīng)用于軟包電池上，也有極少數(shù)方型鋰電池使用固態(tài)電解質(zhì)，因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)較液態(tài)電解質(zhì)成本較貴，所以尚未在大量應(yīng)用的鋰電池中廣泛普及使用。
1、液體電解液
電解液的選用對(duì)鋰電池的性能影響非常大，它必須是化學(xué)穩(wěn)定性能好尤其是在較高的電位下和較高溫度環(huán)境中不易發(fā)生分解，具有較高的離子導(dǎo)電率(>10-3S/cm)，而且對(duì)陰陽(yáng)極材料必須是惰性的、不能侵腐它們。由于鋰離子電池充放電電位較高而且陽(yáng)極材料嵌有化學(xué)活性較大的鋰，所以電解液必須采用有機(jī)化合物而不能含有水。但有機(jī)物離子導(dǎo)電率都不好，所以要在有機(jī)溶劑中加入可溶解的導(dǎo)電鹽以提高離子導(dǎo)電率。目前鋰離子電池主要是用液態(tài)電解質(zhì)，其溶劑為無(wú)水有機(jī)物如EC、PC、DMC、DEC，多數(shù)采用混合溶劑，如EC/DMC和PC/DMC等。
導(dǎo)電鹽有LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6等,它們導(dǎo)電率大小依次為L(zhǎng)iAsF6>LiPF6>LiClO4>LiBF6。LiClO4因具有較高的氧化性容易出現(xiàn)爆炸等安全性問(wèn)題，一般只局限于實(shí)驗(yàn)研究中；LiAsF6離子導(dǎo)電率較高易純化且穩(wěn)定性較好，但含有有毒的As，使用受到限制；LiBF6化學(xué)及熱穩(wěn)定性不好且導(dǎo)電率不高，雖然LiPF6會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，但具有較高的離子導(dǎo)電率，因此目前鋰離子電池基本上是使用LiPF6。目前商用鋰電池所用的電解液大部分采用LiPF6的EC/DMC，它具有較高的離子導(dǎo)電率與較好的電化學(xué)穩(wěn)定性。
2、固體電解液
用金屬鋰直接用作陽(yáng)極材料具有很高的可逆容量，其理論容量高達(dá)3862mAh·g，是石墨材料的十幾倍，價(jià)格也較低，被看作新一代鋰電池最有吸引力的陽(yáng)極材料，但會(huì)產(chǎn)生枝晶鋰。采用固體電解質(zhì)作為離子的傳導(dǎo)可抑制枝晶鋰的生長(zhǎng)，使得金屬鋰用作陽(yáng)極材料成為可能。此外使用固體電解液可避免液態(tài)電解液漏液的缺點(diǎn)，還可把電池做成更薄(厚度僅為0.1mm)、能量密度更高、體積更小的高能電池。
破壞性實(shí)驗(yàn)表明固態(tài)鋰電池使用安全性能很高，經(jīng)釘穿、加熱(200℃)、短路和過(guò)充(600%)等破壞性實(shí)驗(yàn)，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池會(huì)發(fā)生漏液、爆炸等安全性問(wèn)題，而固態(tài)電池除內(nèi)溫略有升高外(<20℃)并無(wú)任何其它安全性問(wèn)題出現(xiàn)。固體聚合物電解質(zhì)具有良好的柔韌性、成膜性、穩(wěn)定性、成本低等特點(diǎn)，既可作為正負(fù)電極間隔膜用又可作為傳遞離子的電解質(zhì)用。
固體聚合物電解質(zhì)一般可分為干形固體聚合物電解質(zhì)(SPE)和凝膠聚合物電解質(zhì)(GPE)。SPE固體聚合物電解質(zhì)主要還是基于聚氧化乙烯(PEO)，其缺點(diǎn)是離子導(dǎo)電率較低，在100℃下只能達(dá)到10-40cm。在SPE中離子傳導(dǎo)主要是發(fā)生在無(wú)定形區(qū)，借助聚合物鏈的移動(dòng)進(jìn)行傳遞遷移。
在固體聚合物電解質(zhì)中加入高介電常數(shù)低相對(duì)分子質(zhì)量的液態(tài)有機(jī)溶劑如PC則可大大提高導(dǎo)電鹽的溶解度，所構(gòu)成的電解液即為GPE凝膠聚合物電解質(zhì)，它在室溫下具有很高的離子導(dǎo)電率，但在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生析液而失效。凝膠聚合物鋰離子電池已經(jīng)商品化。
