鋰電池電解液種類的分類解析
來源：寶鄂實業(yè)
2022-04-11 21:38
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1、液體電解液
電解液的選用對鋰電池的性能影響非常大，它必須是化學穩(wěn)定性能好尤其是在較高的電位下和較高溫度環(huán)境中不易發(fā)生分解，具有較高的離子導電率(>10-3S/cm)，而且對陰陽極材料必須是惰性的、不能侵腐它們。由于鋰離子電池充放電電位較高而且陽極材料嵌有化學活性較大的鋰，所以電解液必須采用有機化合物而不能含有水。但有機物離子導電率都不好，所以要在有機溶劑中加入可溶解的導電鹽以提高離子導電率。目前鋰離子電池主要是用液態(tài)電解質(zhì)，其溶劑為無水有機物如EC、PC、DMC、DEC，多數(shù)采用混合溶劑，如EC/DMC和PC/DMC等。
導電鹽有LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6等,它們導電率大小依次為LiAsF6>LiPF6>LiClO4>LiBF6。LiClO4因具有較高的氧化性容易出現(xiàn)爆炸等安全性問題，一般只局限于實驗研究中；LiAsF6離子導電率較高易純化且穩(wěn)定性較好，但含有有毒的As，使用受到限制；LiBF6化學及熱穩(wěn)定性不好且導電率不高，雖然LiPF6會發(fā)生分解反應，但具有較高的離子導電率，因此目前鋰離子電池基本上是使用LiPF6。目前商用鋰電池所用的電解液大部分采用LiPF6的EC/DMC，它具有較高的離子導電率與較好的電化學穩(wěn)定性。
2、固體電解液
用金屬鋰直接用作陽極材料具有很高的可逆容量，其理論容量高達3862mAh·g，是石墨材料的十幾倍，價格也較低，被看作新一代鋰電池最有吸引力的陽極材料，但會產(chǎn)生枝晶鋰。采用固體電解質(zhì)作為離子的傳導可抑制枝晶鋰的生長，使得金屬鋰用作陽極材料成為可能。此外使用固體電解液可避免液態(tài)電解液漏液的缺點，還可把電池做成更薄(厚度僅為0.1mm)、能量密度更高、體積更小的高能電池。
破壞性實驗表明固態(tài)鋰電池使用安全性能很高，經(jīng)釘穿、加熱(200℃)、短路和過充(600%)等破壞性實驗，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池會發(fā)生漏液、爆炸等安全性問題，而固態(tài)電池除內(nèi)溫略有升高外(<20℃)并無任何其它安全性問題出現(xiàn)。固體聚合物電解質(zhì)具有良好的柔韌性、成膜性、穩(wěn)定性、成本低等特點，既可作為正負電極間隔膜用又可作為傳遞離子的電解質(zhì)用。
固體聚合物電解質(zhì)一般可分為干形固體聚合物電解質(zhì)(SPE)和凝膠聚合物電解質(zhì)(GPE)。SPE固體聚合物電解質(zhì)主要還是基于聚氧化乙烯(PEO)，其缺點是離子導電率較低，在100℃下只能達到10-40cm。在SPE中離子傳導主要是發(fā)生在無定形區(qū)，借助聚合物鏈的移動進行傳遞遷移。
在固體聚合物電解質(zhì)中加入高介電常數(shù)低相對分子質(zhì)量的液態(tài)有機溶劑如PC則可大大提高導電鹽的溶解度，所構(gòu)成的電解液即為GPE凝膠聚合物電解質(zhì)，它在室溫下具有很高的離子導電率，但在使用過程中會發(fā)生析液而失效。凝膠聚合物鋰離子電池已經(jīng)商品化。
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