什么是鋰離子電池電解液？介紹鋰電池電解液要求
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-04 16:05
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什么是鋰離子電池電解液?鋰電池電解液要求。鋰電池的電解質(zhì)是電池的重要組成部分，對電池的性能有很大的影響。傳統(tǒng)的鋰離子電池使用非水有機(jī)溶劑。當(dāng)鋰電池由于內(nèi)部短路而升溫時，電解液被加熱并分解產(chǎn)生氣體。本文將通過對電解液添加劑、電解液要求等方面對電解液進(jìn)行簡單的分析和總結(jié)。
什么是鋰離子電池電解液?
鋰離子電池電解液是鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料之一(正極、負(fù)極、膜、電解液)，被譽(yù)為鋰離子電池的“血液”。鋰離子電池的電解質(zhì)是離子轉(zhuǎn)移的載體。一般由鋰鹽和有機(jī)溶劑組成。電解液在鋰電池正極和負(fù)極之間起著導(dǎo)電離子的作用，是鋰電池高電壓、高比能的保證。電解液一般是由高純有機(jī)溶劑、鋰電解液、必要的添加劑等原料，在一定條件下，按一定比例配制而成。
鋰電池主要使用高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等電解質(zhì)。但是，由高氯酸鋰制成的電池在低溫下不能正常工作，并有爆炸的危險(xiǎn)。高氯酸鋰在日本和美國已經(jīng)被禁用。除了以上優(yōu)點(diǎn)外，未來廢電池的處理相對簡單，而且環(huán)保。因此，這種電解質(zhì)的市場前景非常廣闊。
目前，該電解液已基本本地化，但其弱點(diǎn)是六氟磷酸鋰，該電解液約占電解液成本的一半。因此，提高鋰離子電池的能量密度是電池未來的發(fā)展趨勢，電解質(zhì)的未來發(fā)展趨勢也是與電池合作提高能量密度、安全性和一致性。
鋰電池電解液要求
電解質(zhì)是鋰電池正極和負(fù)極之間的離子導(dǎo)體。在充放電過程中，鋰離子在正極和負(fù)極之間來回傳輸。電解液對鋰電池的充放電性能(高倍率和低溫)、壽命(循環(huán)儲存)和溫度適用范圍有很大的影響。
鋰電池使用的電解質(zhì)一般應(yīng)滿足以下基本要求:
A.離子電導(dǎo)率高，一般為1×10-3~2×10-2s /cm;
b、熱化學(xué)穩(wěn)定性高，在寬電壓范圍內(nèi)無分離;
C.寬電化學(xué)窗口，在寬電壓范圍內(nèi)保持電化學(xué)性能穩(wěn)定;
D.與電池的其他部分如電極材料、電極液收集和分離等具有良好的兼容性;
安全、無毒、無污染。
鋰電池電解質(zhì)組成
溶劑:環(huán)碳酸酯(PC, EC);鏈碳酸鹽(DEC, DMC, EMC);羧酸酯類(MF、MA、EA、MA、MP等);(用于溶解鋰鹽)
鋰鹽:LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等。
添加劑:成膜添加劑、導(dǎo)電添加劑、阻燃添加劑、過充保護(hù)添加劑、控制電解液中H2O和HF含量的添加劑、改善低溫性能的添加劑、多功能添加劑;
電解液添加劑的主要分類
(1)成膜添加劑:VC應(yīng)用廣泛。其主要機(jī)理是自由基在碳陽極表面聚合生成聚烷基碳酸鋰，從而有效抑制了溶劑分子的共包埋反應(yīng)。PS、ES、DES、DMS等物質(zhì)的主要作用機(jī)制是還原分解成SEI膜。主要成分為無機(jī)鹽Li2S、Li2SO3或Li2SO4和有機(jī)鹽ROSO2Li，大大提高了SEI膜的穩(wěn)定性。
(2)安全添加劑:降低電解液放熱值和自熱速率的阻燃添加劑，主要是含P或F的有機(jī)化合物，如有機(jī)磷、有機(jī)氟化物、氟烷基磷酸酯等。自由電荷添加劑的主要機(jī)理是氧化還原脫落反應(yīng)(二茂鐵)和電聚合反應(yīng)(聯(lián)苯、環(huán)己基苯)。
(3)多功能添加劑:除水、導(dǎo)電、成膜等綜合作用外，酰胺類添加劑與水形成氫鍵，并含有孤對電子，穩(wěn)定SEI膜。
(4)過充保護(hù)添加劑:是利用氧化還原人們廣泛研究的一種內(nèi)部保護(hù)方法
