鋰離子電池電解液配方介紹
鋰離子電池電解液是由有機溶劑和電解質鋰鹽組成的非水液體電解質,當然也有固態類的電解質,它們具體都由什么組成的呢?下面就來了解一下吧。

1、液(ye)(ye)體鋰離(li)子電池電解液(ye)(ye)
電解質的選用對鋰離子電池的性能影響非常大,它必須是化學穩定性能好尤其是在較高的電位下和較高溫度環境中不易發生分解,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。
導電(dian)(dian)鹽有LiCIO4、LiPF6、LiBF6、LiA SF6和LiOSO2CF3,它(ta)們導電(dian)(dian)率大小依次為(wei)LiAsF6>LiPF6>LiCIO4>LiBF6> LiOSO2CF3。LiClO4因(yin)具有較(jiao)(jiao)高的氧化性(xing)容易出現(xian)爆炸(zha)等安全性(xing)問題,一般只局限于實驗研究中;LiAsF6離子導電(dian)(dian)率較(jiao)(jiao)高易純化且穩定性(xing)較(jiao)(jiao)好,但含有有毒(du)的As,使用(yong)受(shou)到限制;
LiBF6化(hua)學及熱穩定性不好且導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)率(lv)(lv)不高,LiO SO2CF3導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)率(lv)(lv)差且對電(dian)(dian)(dian)(dian)極有腐蝕作用(yong)(yong)(yong),較少(shao)使(shi)用(yong)(yong)(yong);雖然(ran)LiPF6會(hui)發(fa)生分(fen)解反應,但(dan)具有較高的離子(zi)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)率(lv)(lv),因此(ci)目(mu)前鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池基本上是使(shi)用(yong)(yong)(yong)LiPF6。目(mu)前商用(yong)(yong)(yong)鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池所(suo)用(yong)(yong)(yong)的電(dian)(dian)(dian)(dian)解液大部(bu)分(fen)采用(yong)(yong)(yong)LiPF6的EC2DMC,它具有較高的離子(zi)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)率(lv)(lv)與較好的電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學穩定性。
2、固體電解液
用金(jin)屬鋰直接(jie)用作陽極材(cai)料具有(you)(you)很高(gao)的(de)(de)可(ke)(ke)逆容量(liang),其理論容量(liang)高(gao)達3862mAh-g-1,是石墨材(cai)料的(de)(de)十幾倍,價(jia)格也較低(di),被看作新一代鋰離子(zi)電(dian)池(chi)最有(you)(you)吸(xi)引力的(de)(de)陽極材(cai)料,但會(hui)產生(sheng)枝(zhi)晶(jing)鋰。采(cai)用固(gu)體(ti)電(dian)解(jie)質作為離子(zi)的(de)(de)傳導可(ke)(ke)抑制枝(zhi)晶(jing)鋰的(de)(de)生(sheng)長(chang),使得金(jin)屬鋰用作陽極材(cai)料成為可(ke)(ke)能(neng)。此(ci)外使用固(gu)體(ti)電(dian)解(jie)質可(ke)(ke)避免液(ye)態(tai)電(dian)解(jie)液(ye)漏液(ye)的(de)(de)缺點,還可(ke)(ke)把電(dian)池(chi)做成更薄(厚度僅為0.1mm)、能(neng)量(liang)密度更高(gao)、體(ti)積(ji)更小的(de)(de)高(gao)能(neng)電(dian)池(chi)。
固體(ti)聚(ju)合物電解(jie)質(zhi)具有(you)良好的柔韌性、成膜性、穩(wen)定性、成本低等(deng)特點,既可作為正負電極間(jian)隔膜用又可作為傳遞離子的電解(jie)質(zhi)用。
固體聚合物電解質一般可分為干形固體聚合物電解質(SPE)和凝膠聚合物電解質(GPE)。SPE固體聚合物電解質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。
在固(gu)體聚(ju)合物(wu)電解(jie)質(zhi)中(zhong)加(jia)入高介電常數低(di)相(xiang)對分子(zi)質(zhi)量的(de)(de)液態(tai)有(you)機溶劑如PC則可大(da)大(da)提高導電鹽的(de)(de)溶解(jie)度(du),所構成的(de)(de)電解(jie)質(zhi)即為(wei)GPE凝(ning)膠聚(ju)合物(wu)電解(jie)質(zhi),它在室溫下具有(you)很高的(de)(de)離(li)(li)子(zi)導電率,但在使用(yong)過程中(zhong)會發生析液而失效。凝(ning)膠聚(ju)合物(wu)鋰離(li)(li)子(zi)電池已經商品化。
3、凝膠型電解質
凝(ning)膠(jiao)型聚(ju)合物電解質(zhi)(zhi)主要(yao)成分和液態有(you)機(ji)電解質(zhi)(zhi)基(ji)本相同(tong),只是將液態有(you)機(ji)電解質(zhi)(zhi)吸附在(zai)凝(ning)膠(jiao)狀的(de)聚(ju)合物基(ji)質(zhi)(zhi)上(shang),因此除(chu)了需具備(bei)以(yi)上(shang)條件外(wai),還應具備(bei)與電極活性(xing)物質(zhi)(zhi)之間的(de)粘(zhan)接(jie)性(xing)好、所(suo)有(you)的(de)溶劑均固定(ding)在(zai)聚(ju)合物基(ji)體中(zhong),不存(cun)在(zai)自(zi)由有(you)機(ji)溶劑,以(yi)保證(zheng)不發生(sheng)漏液、彎曲性(xing)能好機(ji)械強(qiang)度大等特點。
鋰離(li)子電池電解液應滿足:
A鋰離子電導率高,在較寬的溫度范圍內電導率在3×10-3~2 ×10-2S/cm;
B電(dian)化學窗口寬(kuan),即在較寬(kuan)的(de)電(dian)壓(ya)范圍(wei)內穩定(ding)(對于鋰離(li)子(zi)電(dian)池而言,要(yao)穩定(ding)在4.5V)而不發(fa)生分解(jie)反應,即具(ju)有良好的(de)氧(yang)化穩定(ding)性。
C化學穩定高,即(ji)與電池(chi)體系的電極材料(liao)如正極、負極、集流(liu)體、隔膜(mo)、膠黏劑等基(ji)本不發(fa)生反應(ying);
D在(zai)較寬(kuan)的溫度范(fan)圍(wei)內保證(zheng)成(cheng)液態,一般希(xi)望溫度范(fan)圍(wei)為-40~+700C
E對離子(zi)具有較好的溶劑化性(xing)能;
F沒有毒性,蒸氣壓低,使用(yong)安(an)全(quan);
G能(neng)盡量(liang)促進(jin)電極(ji)可逆反應的(de)進(jin)行,與電極(ji)之(zhi)間有良好的(de)相容性;
H制備容(rong)易、成本低。
