锂电池电解液成分介绍,电解液如何影响锂电池质量?
发布时间:2019-01-17 18:11:40
关键词:电解液

  锂电池电解液成分介绍,电解液如何影响锂电池质量?电解液是锂电池四大关键材料(正极、负极、隔膜、电解液)之一,锂电池电解液是电池中离子传输的载体,起着至关重要的作用。锂电池电解液成份一般由锂盐和有机溶剂组成。

  电解液的作用:

  电解液,大的分类可以按照液态电解液,固态电解液和凝胶电解液;液体电解液,又可以分成有机电解液和无机电解液。当前应用最广的是液态有机电解液。

  电解液充溢在电池壳体内部,电池的正负极和隔膜都浸泡其中。电解液一方面提供部分活性锂离子,作为充放电过程中的导电离子使用。另一方面,电解液提供离子通道,或者叫载体,使得锂离子可以在其中自有移动。

  锂电池电解液是电池中离子传输的载体。在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,就像是正极与负极之间的“爱情纽带”,是对锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

  锂电池电解液的主要成分:

  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。锂电池电极液的主要成分有以下七种:

  1.碳酸乙烯酯:分子式:C3H4O3,透明无色液体(>35℃),室温时为结晶固体,是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶剂。

  2.碳酸丙烯酯,无色无气味,或淡黄色透明液体,溶于水和四氯化碳,与乙醚,丙酮,苯等混溶。本品应储存于阴凉、通风、干燥处,远离火源,按一般低毒化学品规定储运。

  3.碳酸二乙酯,无色液体,稍有气味;蒸汽压1.33kPa/23.8℃;闪点25℃(可燃液体能挥发变成蒸气,跑入空气中。

  4.碳酸二甲酯,是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料;同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度。

  5.碳酸甲乙酯,无色透明液体,是近年来兴起的高科技、高附加值的化工产品,一种优良的锂离子电池电解液的溶剂,本品应储存于阴凉、通风、干燥处,按易燃化学品规定储运。

  6.六氟磷酸锂,白色结晶或粉末,潮解性强;暴露空气中或加热时分解,暴露空气中或加热时六氟磷酸锂在空气中由于水蒸气的作用而迅速分解,放出PF5而产生白色烟雾。

  7.五氟化磷,是磷卤化合物。五氟化磷在常温常压下为无色恶臭气体,其对皮肤、眼睛、粘膜有强烈刺激性。五氟化磷被用作聚合反应的催化剂。

  锂电池电解液如何影响电池质量?

  为了确定电解液对锂电池的影响,研究团队利用LiTFSI和LiFSI做相关实验,LiTFSI和LiFSI是非常相似的两种电解液,仅仅是LiFSI比LiTFSI含有更少的碳和氟。他们利用环境分子实验室里的设备不断地测试电池充放电的能量,最后对电极做了调查分析。

  他们发现用LiTFSI做电解液的锂硫电池当中,锂原子被硫原子束缚,在电极表面形成硫化锂(LiSx)。而用LiFSI做电解液时,则形成硫酸锂(LiSOx)。通过计算两种锂的化合物的结合紧密度,他们发现锂硫化物容易破裂释放锂。然而,硫酸锂是很难分开的,因此硫酸锂当中的氧元素是罪魁祸首。

  通过将宏观的成分分析与模拟相结合,我们可以看到哪些键容易破碎,如果化学键发生断裂,会发生什么。"正在国家实验室领导这项研究的Ji-Guang(Jason)Zhang博士说到,"这个过程让我们识别电解质的行为,引导我们设计更好的电解质,提高锂硫电池的循环寿命。

  锂电池电解液成份优势是什么?

  a.高的离子电导率,一般应达到1x10-3~2x10-2S/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。

  以上就是锂电池电解液成分详细介绍,目前商用锂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。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。


稿件来源: 电池中国网
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