什么是鋰聚合物電池電解質(zhì)?

 

鋰聚合物電池主導(dǎo)著電池市場，但你知道嗎?鋰聚合物電池電解質(zhì)是一種液體和固體，

(1)液體電解質(zhì)

 

電解液的選擇對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，特別是在較高的電位和溫度環(huán)境下，不易分解。它具有很高的離子電導(dǎo)率，必須對陽極和陰極材料惰性，不能浸沒和腐蝕。由于鋰離子電池具有很高的充放電潛力，而且陽極材料中含有化學(xué)活性更強的鋰，因此電解液必須是無水的有機化合物。但有機離子的電導(dǎo)率較差，應(yīng)在有機溶劑中加入可溶性導(dǎo)電鹽，以提高離子的電導(dǎo)率。

常見的有機液體電解質(zhì)一般為1molL鋰/混合碳酸鹽溶劑體系。適用于鋰離子電池的電解質(zhì)作為電荷和質(zhì)量傳遞的介質(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.液溫范圍(液程)較寬，至少在-20~80℃范圍內(nèi)為液體;C.具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，基本不與電極活性物質(zhì)(如正極和負(fù)極)發(fā)生反應(yīng)

 

與電極材料相容性好，可形成穩(wěn)定有效的鈍化膜;

 

E.電化學(xué)穩(wěn)定性好，分解電壓高，減少電池自放電，降低電池運行時的壓力增加;F.閃點、著火點高，安全性好;G.環(huán)保，分解產(chǎn)物對環(huán)境影響小。

 

以上要求是鋰離子電池低內(nèi)阻、長壽命、高安全性的重要保證。鋰鹽、有機溶劑的選擇和電解質(zhì)溶液的優(yōu)化決定了電池的循環(huán)效率、工作電壓、工作溫度和儲存壽命。從某種意義上說，鋰離子電池的液體電解質(zhì)對電池性能起著決定性的作用。

 

 

固態(tài)電解質(zhì)

 

直接采用金屬鋰作為陽極材料具有較高的可逆容量，其理論容量可達3862

 

Mah-g1比石墨貴十幾倍，被認(rèn)為是新一代鋰離子電池最有吸引力的負(fù)極材料，但它生產(chǎn)枝晶鋰。固體電解質(zhì)作為陽極材料是可行的。此外，使用固體電解質(zhì)可以避免液體電解質(zhì)的泄漏，使電池更薄(只有0.1mm厚)，具有更高的能量密度和更小的尺寸。破壞性實驗表明，固體鋰離子電池具有很高的安全性能。液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池在經(jīng)過釘子穿透、加熱、短路、過充等破壞性實驗后，會出現(xiàn)夜間泄漏、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)定性和低成本等特點。它可以用作陰陽電極之間的隔膜和離子轉(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。在固體聚合物電解質(zhì)中，離子傳導(dǎo)主要發(fā)生在非定性區(qū)，并借助聚合物鏈的運動而遷移。聚氧乙烯由于其分子鏈的高規(guī)律性，易結(jié)晶。因此，要提高離子電導(dǎo)率，一方面可以降低聚合物的結(jié)晶度，提高鏈的流動性;另一方面，可以提高導(dǎo)電鹽在聚合物中的溶解度。通過接枝、嵌段、交聯(lián)、共聚等方法，可以破壞高聚物的結(jié)晶性能，明顯提高其離子電導(dǎo)率。此外，添加無機復(fù)合鹽還可以提高離子電導(dǎo)率。在低介電常數(shù)的固體聚合物電解質(zhì)中加入相對分子質(zhì)量較低的液體有機溶劑，可大大提高導(dǎo)電鹽的溶解度。所形成的電解液為凝膠聚合物電解液，在室溫下具有很高的離子電導(dǎo)率，但在使用過程中會產(chǎn)生液體而失效。凝膠聚合物鋰離子電池已經(jīng)商業(yè)化。