什么是鋰電池的電解液？鋰電池電解液的用途有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-10 07:02
點(diǎn)擊量：次
鋰電池的電解液是電池的一個(gè)重要組成部分，對(duì)三元鋰電池的性能有很大的影響。鋰電池電解液主要是由有機(jī)溶劑組成的，適合的溶劑需其介電常數(shù)高，粘度小，常用的有烷基碳酸鹽如PC、EC等極性強(qiáng)，介電常數(shù)高。
鋰電池的電解液是電池的一個(gè)重要組成部分，對(duì)電池的性能有很大的影響。在傳統(tǒng)電池中，電解液均采用以水為溶劑的電解液體系。傳統(tǒng)的水溶液體系顯然已不再適應(yīng)電池的需要，而必須采用非水電解液體系作為鋰離子電池的電解液。
鋰電池電解液主要采用能耐高電壓而不分解的有機(jī)溶劑和電解質(zhì)。鋰離子電池采用的電解液是在有機(jī)溶劑中溶有電解質(zhì)鋰鹽的離子型導(dǎo)體。有機(jī)溶劑是電解液的主體部分，與鋰電池電解液的性能密切相關(guān)，一般用高介電常數(shù)溶劑與低粘度溶劑混合使用。常用電解質(zhì)鋰鹽有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等，但從成本、安全性等多方面考慮，六氟磷酸鋰是商業(yè)化鋰電池采用的主要電解質(zhì)。添加劑的使用尚未商品化，但一直是有機(jī)電解液的研究熱點(diǎn)之一。
鋰電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等主要用于鋰一次電池的溶劑。PC用于二次電池，與鋰離子電池的石墨負(fù)極相容性很差，充放電過程中，PC在石墨負(fù)極表面發(fā)生分解，同時(shí)引起石墨層的剝落，造成鋰電池的循環(huán)性能下降。
二氧化碳能變廢為寶成為鋰電池電解液溶劑，奧克股份的“新能源鋰電池電解液溶劑項(xiàng)目”實(shí)現(xiàn)了這一綠色目標(biāo)。日前，奧克股份與中科院過程所共同開發(fā)的“固載離子液體催化二氧化碳制備碳酸二甲酯（DMC）/乙二醇綠色工藝”通過了中國石油和化工聯(lián)合會(huì)組織的、由多位院士組成的鑒定委員會(huì)的技術(shù)成果鑒定。
鋰電池電解液溶劑的生產(chǎn)日趨成熟,電解液溶液的生產(chǎn)日趨成熟,因?yàn)閷?duì)鋰電的各項(xiàng)性能均起著至關(guān)重要的作用，所以電解液溶劑也一直是研究熱點(diǎn)之一。鋰電池電解液畢竟占據(jù)電池成本15%的電解液也確實(shí)在電池的能量密度、功率密度、寬溫應(yīng)用、循環(huán)壽命、安全性能等方面扮演著至關(guān)重要的角色。
三元鋰電池電解液儲(chǔ)存要求
1、使用油桶車周轉(zhuǎn)。
2、使用前，生產(chǎn)人員必須通知注液工序QC檢測(cè)電解液的含水量（取樣，包括電解液桶里和緩存罐里未用完的電解液，環(huán)境要求手套箱露點(diǎn)小于-28℃）,測(cè)試合格后方可生產(chǎn)。
3、從電解液桶里補(bǔ)充電解液到緩存罐時(shí)，兩個(gè)人配合操作，A先打開緩存罐閥門1，如圖1，B再打開SP快速閥門2，如圖2，然后觀察緩存罐上面的透明管子里面的電解液液面高度，要求在電解液高度不超過塑料管最上端時(shí)先關(guān)閉閥門2，再關(guān)閉閥門1，
鋰電池的主要組成部分包括四個(gè)方面：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分對(duì)提升鋰離子電池的循環(huán)性能、能量密度，從而進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程起著不可替代的作用。電解液是電池正負(fù)極之間起傳導(dǎo)作用的離子導(dǎo)體，由電解質(zhì)鋰鹽、高純度的有機(jī)溶劑和必要的添加劑等原料以一定的比例配成。由于鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，形形色色的鋰電池對(duì)其電解液的要求也必然有所不同。接下來，小編就電解液的發(fā)展趨勢(shì)淺析一下鋰電關(guān)鍵原材料——電解液。
1、 高比能量型電解液
追求高比能量是目前鋰離子電池最大的研究方向，尤其是移動(dòng)設(shè)備在人們生活中所占有的比重越來越多的時(shí)候，續(xù)航，成為了電池最為關(guān)鍵的性能。
如圖所示，未來高能量密度電池的發(fā)展必然是高電壓正極、硅負(fù)極。負(fù)極硅具有龐大的克容量而被人們關(guān)注，但是由于自身的溶脹作用導(dǎo)致其無法應(yīng)用，近年來研究方向已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣杼钾?fù)極，其具有相對(duì)較高的克容量以及較小的體積變化，不同的成膜添加劑在硅碳負(fù)極方面的循環(huán)效果不同
2、 高功率型電解液
目前，商品化的鋰電子電池很難實(shí)現(xiàn)高倍率持續(xù)放電，主要原因是電池極耳發(fā)熱嚴(yán)重，內(nèi)阻導(dǎo)致電池的整體溫度過高，容易發(fā)生熱失控。因此，需要電解液在保持高電導(dǎo)率的情況下能抑制電池升溫過快。而對(duì)于動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)快充也是電解液發(fā)展的一個(gè)重要方向。
高功率電池不僅對(duì)電極材料提出了高固相擴(kuò)散、納米化使離子遷移路徑短、控制極片厚度和壓實(shí)等要求，也對(duì)電解液提出了更高的要求：1、高解離度電解質(zhì)鹽；2、溶劑復(fù)合-粘度更低；3、界面控制-膜阻抗更低。
3、寬溫型電解液
電池在高溫時(shí)容易發(fā)生電解液自身分解以及材料與電解液件的副反應(yīng)加劇；而在低溫時(shí)則可能會(huì)有電解質(zhì)鹽析出和負(fù)極SEI膜阻抗成倍增加。所謂寬溫電解液就是使電池?fù)碛懈訉挿旱墓ぷ鳝h(huán)境。
4、 安全性電解液
電池的安全主要體現(xiàn)在燃燒甚至爆炸上，首先電池本身就具有可燃性，因此當(dāng)電池過充、過放、短路時(shí)，當(dāng)收到外界的針刺、擠壓時(shí)，當(dāng)外界溫度過高時(shí)，都可能引發(fā)安全事故。因此，阻燃是安全型電解液研究的一個(gè)主要方向。
阻燃功能是在常規(guī)電解液中加入阻燃添加劑獲得的，一般采用磷系或鹵系阻燃劑，要求阻燃添加劑價(jià)格合理且不損害電解液性能。此外，采用室溫離子液體作為電解液也已進(jìn)入研究階段，將完全排除易燃的有機(jī)溶劑在電池中的使用。并且離子液體具有蒸氣壓極低、熱穩(wěn)定/化學(xué)穩(wěn)定性好、不易燃等特點(diǎn)，將大幅提高鋰離子電池的安全性。
5、 長(zhǎng)循環(huán)型電解液
由于目前鋰電池的回收，尤其是動(dòng)力電池的回收還存在較大的技術(shù)困難，因此提高電池的壽命是緩解這一現(xiàn)狀的一種方式。
長(zhǎng)循環(huán)型電解液的研究思路主要有兩點(diǎn)，一是電解液的穩(wěn)定性，包括熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性；二是與其他材料的穩(wěn)定性，要求與電極成膜穩(wěn)定，與隔膜無氧化，與集流體無腐蝕。
