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

1、液体锂離子電池电解液
电解质的选用对锂離子電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(>10-3s/cm),而且對陰陽極材料必須是惰性的、不能侵腐它們。
导电盐有LiCIO4、LiPF6、LiBF6、LiA SF6和LiOSO2CF3,它们导电率大小依次为LiAsF6>LiPF6>LiCIO4>LiBF6> LiOSO2CF3。LiClO4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,LiO SO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用,较少使用;虽然LiPF6会发生分解反应,但具有较高的离子导电率,因此目前锂離子電池基本上是使用LiPF6。目前商用锂離子電池所用的电解液大部分采用LiPF6的EC2DMC,它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。
2、固體電解液
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,被看作新一代锂離子電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。
固體聚合物電解質具有良好的柔韌性、成膜性、穩定性、成本低等特點,既可作爲正負電極間隔膜用又可作爲傳遞離子的電解質用。
固體聚合物電解質一般可分爲幹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。凝胶聚合物锂離子電池已经商品化。
3、凝膠型電解質
凝膠型聚合物電解質主要成分和液態有機電解質基本相同,只是將液態有機電解質吸附在凝膠狀的聚合物基質上,因此除了需具備以上條件外,還應具備與電極活性物質之間的粘接性好、所有的溶劑均固定在聚合物基體中,不存在自由有機溶劑,以保證不發生漏液、彎曲性能好機械強度大等特點。
锂離子電池电解液应满足:
A锂離子電導率高,在較寬的溫度範圍內電導率在3×10-3~2 ×10-2S/cm;
B电化学窗口宽,即在较宽的电压范围内稳定(对于锂離子電池而言,要稳定在4.5V)而不发生分解反应,即具有良好的氧化稳定性。
C化學穩定高,即與電池體系的電極材料如正極、負極、集流體、隔膜、膠黏劑等基本不發生反應;
D在較寬的溫度範圍內保證成液態,一般希望溫度範圍爲-40~+700C
E對離子具有較好的溶劑化性能;
F沒有毒性,蒸氣壓低,使用安全;
G能盡量促進電極可逆反應的進行,與電極之間有良好的相容性;
H制備容易、成本低。
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