鋰離子電池電解液的作用講解
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-09-27 14:56
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眾所周知，鋰離子電池的主要成分包括四個(gè)方面：正極材料，負(fù)極材料，電解質(zhì)和隔膜。作為鋰離子電池的重要組成部分，電解質(zhì)在改善鋰離子電池的循環(huán)性能和能量密度方面起著不可替代的作用，從而進(jìn)一步提高了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。鋰離子電池的能量密度取決于電池的電壓和容量。為了增加電池的能量密度，除了增加正極材料和負(fù)極材料的容量外，另一種方法是增加電池的工作電壓。這樣，電池會(huì)在高工作電壓下影響電解液。高壓性能也提出了新的技術(shù)要求。
電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。
高比能電解質(zhì)：追求高比能是目前鋰離子電池的最大研究方向，特別是當(dāng)移動(dòng)設(shè)備在人們的生活中占有越來越大的比例時(shí)，電池壽命已成為電池最關(guān)鍵的性能。
有機(jī)液體電解質(zhì)：碳酸鹽有機(jī)液體是鋰鹽的良好溶劑，其氧化電位為4.7V，還原電位約為1.0V(本文中的電壓值均相對(duì)于鋰的電位)；另外，碳酸鹽的粘度相對(duì)較低，鋰離子遷移的活化能也較低。因此，最常用的電解質(zhì)是碳酸鹽及其混合物，包括PC，EC，DEC，DMC，EMC等。
液體電解質(zhì)：電解質(zhì)的選擇對(duì)鋰離子電池的性能有很大影響。它必須是化學(xué)穩(wěn)定的，尤其是在更高的電勢和更高的溫度環(huán)境下不易分解，并且具有更高的離子電導(dǎo)率(》 10-3 S / cm)，并且必須對(duì)陽極和陰極材料呈惰性，并且不能腐蝕它們。由于鋰離子電池的高充電和放電電勢以及嵌入負(fù)極材料中的化學(xué)活性鋰，因此電解質(zhì)必須使用有機(jī)化合物代替水。
離子液體：近年來，由于室溫離子液體具有很高的氧化電位(約5.3)，因此人們認(rèn)為室溫離子液體(例如1MLiTFSI / EMI-TFSI，EMIBF4，BMIBF4等)可替代鋰離子電池電解質(zhì)。 V)并且不易燃。蒸氣壓低，熱穩(wěn)定性更好，無毒，沸點(diǎn)高，鋰鹽溶解度高等優(yōu)點(diǎn)。然而，離子液體的高粘度削弱了鋰離子的遷移率。
安全電解液：鋰離子電池的安全性在燃燒甚至爆炸中都很重要。首先，電池本身是易燃的。因此，當(dāng)電池過度充電，過度放電，短路時(shí)，當(dāng)外部溫度過高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致安全事故。因此，阻燃劑是安全電解質(zhì)研究的重要方向。
固體電解質(zhì)：直接將金屬鋰用作負(fù)極材料具有較高的可逆容量，其理論容量高達(dá)3862mAh·g-1，是石墨材料的十倍以上，且價(jià)格較低。它被認(rèn)為是新一代鋰離子電池最具吸引力的負(fù)極材料，但它會(huì)產(chǎn)生樹枝狀鋰。使用固體電解質(zhì)作為離子傳導(dǎo)可以抑制樹枝狀鋰的生長，使得金屬鋰可以用作負(fù)極材料。
