1. :18964530232

资讯中心

news

电解液 | 什么是“电解液”?为什么又说它是锂离子电池里最关键的材料之一!-凯发k8娱乐官网入口

2023-01-30 来源:雪球

电解液是锂离子电池四大关键材料之一被称为锂离子电池的血液它的作用是在电池中正负极之间传导电子也是锂离子电池获得高压高比能等优点的重要保证本文主要讲解一下锂电池电解液成分的主要构成锂电池电解液的优势

锂电池电解液成分的主要构成

电解液主要由三部分构成

1溶剂环状碳酸酯pcec链状碳酸酯decdmcemc羧酸酯类mfmaeamamp等用于溶解锂盐

2锂盐lipf6liclo4libf4liasf6等

3添加剂成膜添加剂导电添加剂阻燃添加剂过充保护添加剂控制电解液中h2o和hf含量的添加剂改善低温性能的添加剂多功能添加剂

用于锂离子电池的电解质一般应该满足以下基本要求

a.高的离子电导率一般应达到1x10-3~2x10-2 s/cm

b.高的热稳定性和化学稳定性在较宽的电压范围内不发生分离

c.较宽的电化学窗口在较宽的电压范围内保持电化学性能的稳定

d.与电池其他部分例如电极材料电极集流体和隔膜等具有良好的相容性

e.安全无毒无污染性

锂电池电解液的种类

1液体电解液

电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大它必须是化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解具有较高的离子导电率(>10-3 s/cm)而且对阴阳极材料必须是惰性的不能侵腐它们由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水但有机物离子导电率都不好所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率目前锂离子电池主要是用液态电解质其溶剂为无水有机物如ecpcdmcdec多数采用混合溶剂如ec/dmc和pc/dmc等

导电盐有liclo 4lipf6libf6liasf6等,它们导电率大小依次为liasf6>lipf6>liclo 4>libf6liclo4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等安全性问题一般只局限于实验研究中liasf6离子导电率较高易纯化且稳定性较好但含有有毒的as使用受到限制libf6化学及热稳定性不好且导电率不高虽然lipf6会发生分解反应但具有较高的离子导电率因此目前锂离子电池基本上是使用l ipf6目前商用锂离子电池所用的电解液大部分采用lipf6的ec/dmc它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性

2固体电解液

用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量其理论容量高达3862mah·g-1是石墨材料的十几倍价格也较低被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料但会产生枝晶锂采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长使得金属锂用作阳极材料成为可能此外使用固体电解质可避免液态电解液漏液的缺点还可把电池做成更薄(厚度仅为0.1mm)能量密度更高体积更小的高能电池破坏性实验表明固态锂离子电池使用安全性能很高经钉穿加热(200℃)短路和过充(600%)等破坏性实验液态电解质锂离子电池会发生漏液爆炸等安全性问题而固态电池除内温略有升高外(

固体聚合物电解质一般可分为干形固体聚合物电解质(spe)和凝胶聚合物电解质(gpe)spe固体聚合物电解质主要还是基于聚氧化乙烯(peo)其缺点是离子导电率较低在100℃下只能达到10-40cm在spe中离子传导主要是发生在无定形区借助聚合物链的移动进行传递迁移peo容易结晶是由于其分子链的高规整性而晶形化会降低离子导电率因此要想提高离子导电率一方面可通过降低聚合物的结晶度提高链的可移动性另一方面可通过提高导电盐在聚合物中的溶解度利用接枝嵌段交联共聚等手段来破坏高聚物的结晶性能可明显地提高其离子导电率此外加入无机复合盐也能提高离子导电率在固体聚合物电解质中加入高介电常数低相对分子质量的液态有机溶剂如pc则可大大提高导电盐的溶解度所构成的电解质即为gpe凝胶聚合物电解质它在室温下具有很高的离子导电率但在使用过程中会发生析液而失效凝胶聚合物锂离子电池已经商品化

锂电池电解液的优势

电解液在锂电池正负极之间起到传导电子的作用是锂离子电池获得高电压高比能等优点的保证电解液一般由高纯度的有机溶剂电解质锂盐必要的添加剂等原料在一定条件下按一定比例配制而成的

锂电池主要使用的电解质有高氯酸锂六氟磷酸锂等但用高氯酸锂制成的电池低温效果不好有爆炸的危险日本和美国已禁止使用而用含氟锂盐制成的电池性能好无爆炸危险适用性强特别是用六氟磷酸锂制成的电池除上述优点外将来废弃电池的处理工作相对简单对生态环境友好因此该类电解质的市场前景十分广泛

锂电池电解液的具备条件

锂离子电池采用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体一般作为实用锂离子电池的有机电解液应该具备以下性能

(1)离子电导率高一般应达到10-3~2*10-3s/cm锂离子迁移数应接近于1

(2)电化学稳定的电位范围宽必须有0~5v的电化学稳定窗口

(3)热稳定好使用温度范围宽

(4)化学性能稳定与电池内集流体和恬性物质不发生化学反应

(5)安全低毒最好能够生物降解

适合的溶剂需其介电常数高粘度小常用的有烷基碳酸盐如pcec等极性强介电常数高但粘度大分子间作用力大锂离于在其中移动速度慢而线性酯如dmc(二甲基碳酸盐)dec(二乙基碳酸盐)等粘度低但介电常数也低因此为获得具有高离子导电性的溶液一般都采用pc decec dmc等混合溶剂这些有机溶剂有一些味道但总体来说都是能符合欧盟的rohs,reach要求的是毒害性很小环保有好性的材料

目前开发的无机阴离子导电盐主要有libf4,lipf6,liasf6三大类它们的电导率热稳定性和耐氧化性次序如下

电导率liasf6≥lipf6>liclo4>libf4

热稳定性liasf6>libf4>lipf6

耐氧化性liasf6≥lipf6≥libf4>liclo4

liasf6有非常高的电导率稳定性和电池充电放电率但由于砷的毒性限制了它的应用目前最常用的是lipf6

总的来说锂电池电解液的作用是非常大的而且它的发展前景也是非常广阔的

锂电池电解液是电池中离子传输的载体主要是由高纯度的有机类溶剂电解质锂盐必要的添加剂等原料组成的电解液一般由高纯度的有机溶剂电解质锂盐六氟磷酸锂lifl6必要的添加剂等原料在一定条件下按一定比例配制而成的

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
风险提示:本文所提到的观点仅代表个人的意见,所涉及标的不作推荐,据此买卖,风险自负。

 

特别声明:本站所转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。凯发K8网页登录的版权归原作者所有,若有侵权,请联系凯发k8娱乐官网入口删除。

上海联净官方微信

关注官方微信公众号

扫描关注

上海联净官方微信

随时了解最新资讯

相关产品

查看全部 >>
网站地图