介紹鋰電池電解液配方和鋰離子電解液添加劑
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-03 15:14
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鋰電池電解液配方及鋰離子電解液添加劑。鋰電池電解液包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑三大塊。目前，我國(guó)溶劑生產(chǎn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足了現(xiàn)有電池的需要。但隨著鋰電池能量密度、安全密度和一致性的提高，其容量還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
如鎳氫電池逐漸取代鋰鎳鎘電池,移動(dòng)電源領(lǐng)域的迅速擴(kuò)張,這是由于磷酸亞鐵鋰電池由于成本低,穩(wěn)定性高,但由于本征電導(dǎo)率低磷酸亞鐵鋰和鋰離子的固相擴(kuò)散系數(shù)較低,低溫運(yùn)行時(shí)性能不佳,因此，提高磷酸鐵鋰電池低溫性能除了與負(fù)極材料有關(guān)外，還有另一個(gè)重要的方向——電解液。
鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體，主要由高純有機(jī)溶劑、電解液鋰鹽、必要的添加劑等原料組成。電解質(zhì)在鋰電池正極和負(fù)極之間起著傳導(dǎo)電子的作用，這是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)勢(shì)的保證。
鋰電池電解液的常見(jiàn)成分有:碳酸乙烯基、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙酯、六氟磷酸鋰、五氟化磷、氫氟酸等。高氯酸鋰電池低溫效果差，爆炸風(fēng)險(xiǎn)大，已被日本和美國(guó)禁用。而氟化鋰電池具有性能好、無(wú)爆炸危險(xiǎn)、適用性強(qiáng)、廢電池處理相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)生態(tài)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
鋰電池電解液。JPG
鋰電池電解質(zhì)公式
1. 用氯氣將碳酸乙烯基氯化成碳酸乙烯基，再用三乙胺作酸結(jié)合劑去除氯化氫生成碳酸乙烯。在無(wú)溶劑條件下進(jìn)行氯化反應(yīng)，以常用的電解液溶劑碳酸二甲酯為溶劑進(jìn)行消除反應(yīng)，可以防止殘留溶劑對(duì)添加劑產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，選擇2,3,4 -三丁基苯酚作為聚合抑制劑，兩步反應(yīng)收率為75.0%，高于文獻(xiàn)值。
2. 無(wú)水KF與氯化乙烯反應(yīng)生成氟化碳酸乙烯酯可以降低安全成本，且生產(chǎn)過(guò)程易于控制。
3.用氯氣將1,3 -丙烷磺內(nèi)酯氯化成2-氯- 1,3 -丙烷磺內(nèi)酯，再用三乙胺作酸結(jié)合劑脫去氯化氫。反應(yīng)路線大大縮短，兩步法產(chǎn)率為72.7%。
鋰離子電池電解液添加劑
1. 硼添加劑
硼化合物是鋰離子電池中常用的添加劑。在電池循環(huán)過(guò)程中，許多硼化合物在陽(yáng)極表面形成保護(hù)膜，穩(wěn)定電極與電解質(zhì)之間的界面，從而提高鋰電池的性能。
2. 有機(jī)磷添加劑
除了亞磷酸酯添加劑，目前使用的有機(jī)磷添加劑還包括磷酸鹽酯化合物。XIA等人將TAP添加劑應(yīng)用到Li[Ni0.42Mn0.42Co0.16]O2(NMC442)石墨全電池中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)TAP存在時(shí)，庫(kù)侖效率會(huì)顯著提高，長(zhǎng)周期后仍能保持高容量。
3、碳酸鹽添加劑
含氟酰(PFA)化合物具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性、疏水性和疏油性。當(dāng)PFA加入有機(jī)溶劑時(shí)，疏水性的PFA會(huì)凝聚在一起形成膠束。鋰電池在長(zhǎng)循環(huán)過(guò)程中的性能得到明顯改善，主要是因?yàn)樘砑觿┰谘h(huán)過(guò)程中形成了雙層鈍化膜，同時(shí)減少了電極表面的降解和電解液的氧化分解。
水解產(chǎn)物由鋰電解液、高純有機(jī)溶劑、必要的添加劑等原料組成。電解液占鋰電池成本的5-15%，產(chǎn)品毛利率25-30%。鋰電解液主要是六氟磷酸鋰，占電解液成本的40%。從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著國(guó)內(nèi)六氟磷酸鋰產(chǎn)品質(zhì)量和一致性的提高，出口比例將顯著提高
