什么是聚合物鋰電池電解液?

鋰聚合物電池主導(dǎo)著電池市場(chǎng)，但你知道嗎?鋰聚合物電池電解液是液態(tài)和固態(tài)的，下面就來了解一下吧。

 

鋰電池

 

(1)聚合物鋰電池的液體電解質(zhì)

 

電解液的選擇對(duì)鋰離子電池的性能有很大的影響。它必須具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，特別是在高電位和高溫環(huán)境下，不易分解，具有較高的離子電導(dǎo)率，并且陽極和陰極材料必須是惰性的，不能浸出。由于鋰離子電池的高充放電電位和陽極材料中含有化學(xué)活性鋰，電解液必須是有機(jī)化合物，不能含有水。但有機(jī)離子的電導(dǎo)率較差，應(yīng)在有機(jī)溶劑中加入可溶性導(dǎo)電鹽，以提高離子的電導(dǎo)率。目前，鋰離子電池主要采用液體電解質(zhì)，溶劑是無水有機(jī)物，多采用混合溶劑。

 

常見的有機(jī)液體電解質(zhì)一般由1molL鋰/混合碳酸鹽溶劑組成。適用于鋰離子電池的電解質(zhì)作為電荷傳遞和傳質(zhì)介質(zhì)，一般應(yīng)滿足以下要求:

 

A.電導(dǎo)率高，溫度范圍寬，最好(1~2)×10-3s /cm以上，鋰離子遷移數(shù)盡可能高;B.液體溫度范圍寬(液體范圍)，液體溫度至少在-20~80℃范圍內(nèi);C.化學(xué)穩(wěn)定性好，基本不與電極活性物質(zhì)(如正負(fù)極材料)、流體收集、隔膜等反應(yīng)

 

與電極材料相容性好，形成穩(wěn)定有效的鈍化膜;

 

E.電化學(xué)穩(wěn)定性好，分解電壓高，降低電池自放電，增加電池內(nèi)部壓力;F.閃點(diǎn)、著火點(diǎn)高，安全性好;G.環(huán)保，分解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境影響小。

 

以上要求是鋰離子電池低內(nèi)阻、長(zhǎng)壽命、高安全性的重要保證。鋰鹽、有機(jī)溶劑和電解質(zhì)溶液的選擇決定了鋰離子電池的循環(huán)效率、工作電壓、工作溫度和儲(chǔ)存壽命。從某種意義上說，鋰離子電池的液體電解質(zhì)對(duì)電池性能起著決定性的作用。

 

經(jīng)過幾十年的研究和實(shí)踐，鋰離子電池所用的電解質(zhì)已經(jīng)基本形成，商用電解質(zhì)一般選用LiPF6作為鋰鹽。該溶劑主要是由碳酸乙烯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸二乙酯(DEC)組成的混合溶劑。此外，少數(shù)電解液系統(tǒng)用于特殊用途。這些電解液系統(tǒng)支持鋰離子電池的商業(yè)化和未來的研究和發(fā)展。

 

(2)聚合物鋰電池固體電解質(zhì)

 

直接用作陽極材料的金屬鋰具有很高的可逆容量，其理論容量可達(dá)3862mag。g1，比石墨材料多十倍，價(jià)格也低，被認(rèn)為是新一代鋰離子電池最具吸引力的負(fù)極材料，但會(huì)產(chǎn)生枝晶鋰。固體電解質(zhì)可用作陽極材料。此外，使用固體電解質(zhì)可以避免液體電解質(zhì)泄漏的缺點(diǎn)，而且電池可以制成更薄(厚度只有0.1mm)、更高的能量密度、更小的高能電池。破壞性實(shí)驗(yàn)表明，固體鋰離子電池具有較高的安全性能。通過naking、加熱、短路、過充等破壞性實(shí)驗(yàn)，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池會(huì)出現(xiàn)泄漏、爆炸等安全問題，而固態(tài)電池除了內(nèi)部溫度略有升高外，沒有其他安全問題。固體聚合物電解質(zhì)具有良好的柔性、成膜性、穩(wěn)定性和低成本，可作為陰陽電極之間的膜和離子轉(zhuǎn)移的電解質(zhì)。固體聚合物電解質(zhì)一般可分為干式固體聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)。固體聚合物電解質(zhì)主要以聚氧乙烯為基礎(chǔ)，具有離子電導(dǎo)率低的缺點(diǎn)。在固體聚合物電解質(zhì)中，離子導(dǎo)電主要發(fā)生在非定性區(qū)，并借助聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)而遷移。聚氧乙烯因其分子鏈的高規(guī)律性而易結(jié)晶，結(jié)晶降低了離子電導(dǎo)率。