锂电池电解液的组成及制作具备条件

日期:2018-12-06 13:46 浏览量:

  锂电池电解液的组成及制作具备条件。电解液是锂电池四大关键材料(正极、负极、隔膜、电解液)之一,号称锂离子电池的“血液”,在电池中正负极之间起到传导电子的作用,是锂电池获得高电压、高比能等优点的保证。有机溶剂是电解液的主体部分,与电解液的性能密切相关。今天就和存能电气小编一起来了解锂电池电解液的组成及具备条件。

  什么是电解液?

  电解液是化学电池、电解电容等使用的介质(有一定的腐蚀性),为他们的正常工作提供离子,并保证工作中发生的化学反应是可逆的。电解液由专用硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成,密度一般是1.24-1.30克每立方厘米。电解液不是电解质溶液的简称,而比它的涵盖面更广,包括电解质的水溶液与熔化状态的电解质。

  一、锂电池电解液的组成

锂电池电解液.jpg

  1、有机溶剂

  锂电池电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯(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)等主要用于锂一次电池的溶剂。PC用于二次电池,与锂电池的石墨负极相容性很差,充放电过程中,PC在石墨负极表面发生分解,同时引起石墨层的剥落,造成电池的循环性能下降。

  通常认为,EC与一种链状碳酸酯的混合溶剂是锂电池优良的电解液,如EC+DMC、EC+DEC等。但并不绝对,当PC与相关的添加剂用于锂离子电池,有利于提高锂电池的低温性能。

  有机溶剂在使用前必须严格控制质量,如要求纯度在99.9%以上,水分含量必须达到10*l0-6以下。严格控制有机溶剂的水分,对于配制合格锂电池电解液有着决定性影响。利用分子筛吸附、常压或减压精馏、通入惰性气体的方法,可以使水分含量达到要求。

  2、电解质锂盐

  LiPF6是最常用的电解质锂盐,是未来锂盐发展的方向。LiPF6 对负极稳定,放电容量大,电导率高,内阻小,充放电速度快。但对水分和HF酸极其敏感,易于发生反应,只能在干燥气氛中操作,且不耐高温,80℃~100℃发生分解反应,生成五氟化磷和氟化锂,提纯困难,因此配制锂电池电解液时应控制LiPF6溶解放热导致的自分解及溶剂的热分解。

  3、添加剂

  添加剂的种类繁多,不同的锂电池生产厂家对电池的用途、性能要求不一,所选择的添加剂的侧重点也存在差异。一般来说,所用的添加剂主要有三方面的作用:

  锂电池电解液中加入苯甲醚改善SEI膜的性能,在锂离子电池电解液中加入苯甲醚或其卤代衍生物,能够改善电池的循环性能,减少电池的不可逆容量损失;

  锂电池电解液加入金属氧化物降低电解液中的微量水和HF酸;

  防止过充电、过放电。

  二、锂电池电解液制作需具备条件

  √ 锂电池电导率高,一般应达到10-3~2*10-3S/cm;锂离子迁移数应接近于1;

  √ 电化学稳定的电位范围宽;必须有0~5V的电化学稳定窗口;

  √ 热稳定好,使用温度范围宽;

  √ 化学性能稳定,与电池内集流体和活性物质不发生化学反应;

  √ 安全低毒,最好能够生物降解。

  随着关键原材料的国产化,目前锂电池电解液的成本也随之进一步降低,日韩企业也开始将制造工厂往国内转移,相信在不久的将来,中国的电解液将会走出国门,走向世界。

  以上就是锂电池电解液的组成及制作具备条件,电解质的市场前景十分广泛。电解液也是不可忽视的一个方面,毕竟占据锂电池成本15%的电解液也确实在电池的能量密度、功率密度、宽温应用、循环寿命、安全性能等方面扮演着至关重要的角色。

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