鋰離子電池電解液
到目前為止,能夠滿(mǎn)足實(shí)用電池要求的聚合物或無(wú)機固體電解質(zhì)仍十分有限。鋰離子電池的電解液是有機溶劑和無(wú)機鹽構成的,采用LiPFs的乙烯碳酸脂(EC)、丙烯碳酸脂(PC)和低粘度二乙基碳酸脂(DEC)等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。
鋰離子電池電解液成分構架
鋰離子電池電解液性能要求 離子電導率:良好的離子導電性,電導率要達到10ˉ3﹣2×10﹣3S/cm數量級 離子遷移數:較理想的鋰離子遷移數應該接近于
1 穩定性:熱穩定性、化學(xué)穩定性、0-5V的電化學(xué)穩定窗口可生產(chǎn)性安全性
安全性:高溫時(shí)有效阻斷電池 機械強度:可生產(chǎn)性 室溫電導率平均約為-1×103s/cm,比水溶液電解質(zhì)低近兩個(gè)數量級。因此,為了使商品鋰離子電池能在較高電流下充、放電,電極必須很薄,以增加電極的總面積,降低電極的實(shí)際工作電流密度。 電解質(zhì)的作用是在電池內部正負極之間形成良好的離子導電通道。水溶液、有機溶液、聚合物、熔鹽或固體物質(zhì),均可以作為電解質(zhì)。
水溶液是目前應用最廣泛的電解質(zhì)。
有機電解液電池的輸出功率比較低。 使用熔融無(wú)機鹽作為電解質(zhì)僅在高溫下使用。
常規無(wú)機陰離子導電鹽主要有:LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF4這四類(lèi)。
在DMC電解液體系中,幾種電解液鋰鹽的氧化電位的順序:LiPF6>LiBF4>LiAsF6>LiClO4 在EC/DMC電解液體系中電導率的變化規律:LiAsF6=LiPF6>LiClO4>LiBF4LiCIO4由于高價(jià)態(tài)的氯存在,本身是一種強氧化劑,會(huì )導致安全性問(wèn)題而未能商業(yè)化。 LiBF4其電解液的電導率相對較低,可以做添加劑使用。
LiAsF6電解液具有高電導率,但是As有毒,對環(huán)境有害,因而限制了其應用。
LiPFs相對于其他無(wú)機鋰鹽,熱穩定性不佳,室溫80℃就可能發(fā)生分解。但由于氧化電位和電導率高,因此作為主要的商用鋰鹽。
常規溶劑的性質(zhì): EC是目前電解液的重要組成成分,具有良好的成膜性,其介電常數最高,可以充分溶解鋰鹽,對提高電解液的電導率非常有利。但是EC的熔點(diǎn)為36.4℃,沸點(diǎn)為238℃,黏度偏高,不利于在低溫條件下使用。
EMC可以提高電解液的低溫電導率及電池的低溫性能。
GBL的熔點(diǎn)為-43.5℃,沸點(diǎn)為204℃,還原產(chǎn)物一般是V-烷氧基-β-酮酯,產(chǎn)生的氣體少,對電池的安全性能有利。
EA的凝固點(diǎn)最低,且黏度較小,因此能顯著(zhù)提高電解液的低溫性能。
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