鋰電池電解液配方組成和性能


一、鋰電池(chi)電解液配(pei)方由溶(rong)劑(ji)和和溶(rong)質構(gou)成(cheng)。
在鋰電池電(dian)解液配(pei)方中常使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)溶(rong)劑(ji)有二甲基甲酰(xian)(xian)胺、y-丁內(nei)酯、乙(yi)二醇(chun)、丙三醇(chun)、水等。二甲基甲酰(xian)(xian)胺是(shi)一(yi)種(zhong)鋰電(dian)池電(dian)容(rong)器(qi)的(de)(de)(de)溶(rong)劑(ji),它具(ju)有很(hen)廣的(de)(de)(de)工作溫(wen)度范(fan)圍。在亞(ya)洲(zhou),y-丁內(nei)酯作為電(dian)解質的(de)(de)(de)溶(rong)劑(ji)使(shi)用(yong)(yong)也很(hen)流行,主要用(yong)(yong)在低壓(ya)小型電(dian)容(rong)器(qi),使(shi)用(yong)(yong)這種(zhong)溶(rong)劑(ji)為主溶(rong)劑(ji)的(de)(de)(de)電(dian)容(rong)器(qi)具(ju)有較低的(de)(de)(de)ESR。乙(yi)二醇(chun)是(shi)使(shi)用(yong)(yong)最廣泛的(de)(de)(de)溶(rong)劑(ji),低壓(ya)電(dian)容(rong)器(qi)通(tong)常用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是(shi)乙(yi)二醇(chun)加部分水為溶(rong)劑(ji)的(de)(de)(de)體系(xi)。
電解液中的溶(rong)質主要用(yong)的是(shi)硼酸、硼酸鹽(yan)、羧酸鹽(yan)及少量的其他無機鹽(yan)和去極化消氫(qing)劑、緩蝕劑、水解抑(yi)制劑等。
對于低壓(ya)電解液(ye)(ye)中(zhong)一般人為添(tian)加(jia)部分水,改善電解液(ye)(ye)的導電性能(neng);中(zhong)高壓(ya)電解液(ye)(ye),通常使(shi)(shi)用(yong)的是無水乙二(er)醇體系,即使(shi)(shi)含(han)水也要(yao)求(qiu)在3%以下。
二、電解液配方(fang)的種(zhong)類
從電解液水含量來(lai)分(fen)(fen)為(wei):水系和非(fei)水系,部分(fen)(fen)非(fei)水系為(wei)y-丁內酯(GBL)體系從電壓來(lai)分(fen)(fen)為(wei):低壓,中壓,高壓電解液
三、鋰電(dian)池電(dian)解液配(pei)方材料的(de)選擇
工(gong)作電解液是(shi)電容器(qi)的(de)關鍵工(gong)藝之一。它作為電容器(qi)的(de)實際陰(yin)極(ji),有但要求具(ju)有優良的(de)電化(hua)學(xue)特性,不斷提供(gong)氧離子,修補受(shou)損的(de)氧化(hua)膜(mo);還(huan)必須具(ju)有極(ji)佳(jia)的(de)穩定性,不與(yu)組(zu)成材料發(fa)生(sheng)反應或發(fa)生(sheng)腐蝕作用。工(gong)作電解液按照組(zu)成成分為:溶劑(ji)、溶質和(he)添加劑(ji)三部分。
1.溶劑的選擇
溶(rong)(rong)劑(ji)決定電(dian)(dian)容器(qi)的使用(yong)范圍,要求溶(rong)(rong)劑(ji)具有(you)(you)沸點(dian)高、凝固點(dian)低(di)、蒸汽壓(ya)和粘度小(xiao),對溶(rong)(rong)質有(you)(you)良好的溶(rong)(rong)解性,滿(man)足電(dian)(dian)容器(qi)在-40~+105℃范圍內(nei)的電(dian)(dian)性能(neng)要求,部分(fen)要求為(wei)125℃甚至達到150℃以上(如節能(neng)燈鋁電(dian)(dian)解電(dian)(dian)容),目前常(chang)用(yong)的主溶(rong)(rong)劑(ji)為(wei)乙(yi)二醇(chun)(chun),沸點(dian)為(wei)196℃,凝固點(dian)為(wei)-12℃,其余輔助(zhu)溶(rong)(rong)劑(ji)有(you)(you):DMF、y-丁內(nei)酯、二乙(yi)二醇(chun)(chun)、丙(bing)三醇(chun)(chun)等(deng)。DMF、y-丁內(nei)酯有(you)(you)良好的低(di)溫特性,常(chang)常(chang)應用(yong)在超低(di)溫電(dian)(dian)解液(ye),如-55℃等(deng)產品上。
2.溶質的選擇
溶質是(shi)提供(gong)修(xiu)補氧化膜,維持電容(rong)器(qi)正(zheng)常(chang)工作(zuo)的正(zheng)、負離子或(huo)離子基團的主(zhu)要成份。低(di)壓:甲酸(suan)銨(an)、已(yi)二(er)酸(suan)銨(an)、馬來酸(suan)銨(an)等作(zuo)溶質;中高(gao)(gao)壓:壬(ren)二(er)酸(suan)銨(an)、葵二(er)酸(suan)銨(an)、已(yi)二(er)酸(suan)銨(an)、十二(er)酸(suan)銨(an)、苯甲酸(suan)銨(an)、以及帶(dai)支鏈的銨(an)鹽等作(zuo)為其主(zhu)溶質,保證高(gao)(gao)低(di)溫特(te)性(xing),提供(gong)氧化效率和(he)高(gao)(gao)溫穩定性(xing)。
3.添加劑的選擇
添加(jia)劑是調(diao)節(jie)電(dian)(dian)解液(ye)粘度、電(dian)(dian)導率、提升閃火電(dian)(dian)壓、鈍化氧(yang)化膜和(he)抑制氫氣等(deng)作用(yong)的。電(dian)(dian)解液(ye)中添加(jia)磷(lin)酸(suan)及(ji)其鹽類、硝基化合(he)物、水解抑制劑等(deng),可(ke)以顯(xian)劇改善電(dian)(dian)解液(ye)的特性。
四、電(dian)解液配方(fang)的(de)檢測:
電(dian)(dian)解液配(pei)方的(de)檢測主要(yao)(yao)有三項參數:電(dian)(dian)導率、酸堿度(du)(PH值(zhi))、閃火電(dian)(dian)壓等,必(bi)要(yao)(yao)時也要(yao)(yao)檢驗C1-、SO42-、Fe3+、Cu2+、以(yi)及電(dian)(dian)解液的(de)粘度(du)等。
PH值:一般分布在5.5-9.0,主要是由于鋁及氧化鋁的特性所決定,可用酸(suan)堿度儀測量.
電(dian)導率:一(yi)般分(fen)布(bu)在(zai)400uS/cm~80000uS/cm.可由電(dian)導率儀測出,電(dian)導率與(yu)產品的損耗以及等(deng)效(xiao)串聯電(dian)阻有很大的關系.
閃(shan)火(huo)(huo)電(dian)(dian)壓:一(yi)般(ban)分布在(zai)100-600V,用(yong)(yong)鋁(lv)箔氧化(hua)膜(mo)耐壓測(ce)試儀測(ce)量(liang)(liang),電(dian)(dian)解液的(de)閃(shan)火(huo)(huo)電(dian)(dian)壓是(shi)(shi)比較(jiao)關鍵的(de)一(yi)個參數,特別(bie)是(shi)(shi)高壓電(dian)(dian)解液,閃(shan)火(huo)(huo)電(dian)(dian)壓是(shi)(shi)制造技術的(de)一(yi)個突(tu)破方向之一(yi)。測(ce)量(liang)(liang)閃(shan)火(huo)(huo)電(dian)(dian)壓測(ce)量(liang)(liang)方法和材(cai)料因不同(tong)的(de)公司各有(you)(you)不同(tong):測(ce)量(liang)(liang)電(dian)(dian)流外(wai)部主要有(you)(you)10mA、20mA等(deng),而我(wo)司一(yi)般(ban)用(yong)(yong)1mA,測(ce)量(liang)(liang)所用(yong)(yong)的(de)材(cai)料有(you)(you):高壓化(hua)成箔(電(dian)(dian)壓一(yi)般(ban)為(wei)590VF以上(shang))、素箔、陽極導箔條等(deng),所用(yong)(yong)的(de)測(ce)量(liang)(liang)面積(ji)也各不相同(tong)。
測量溫度(du)(du)(du),一般(ban)為常溫,以30℃相對較(jiao)準(zhun)確(que),特別是(shi)電導率,受溫度(du)(du)(du)影響較(jiao)大,所以電容在(zai)不(bu)同溫度(du)(du)(du)下(xia)損耗變化也相當明(ming)顯,酸堿度(du)(du)(du)和閃火電壓也會隨(sui)溫度(du)(du)(du)作微小變化。
外觀檢驗:是否(fou)有(you)雜質,污物(wu),結晶,渾濁,顏(yan)色是否(fou)均勻,透明,有(you)無異味。





