锂离子电池电解液中使用锂盐的对比
锂离子电池能量密度大、工作电压高、无记忆功能、使用寿命长,是目前应用最广的可充式电池。随着其应用领域的快速发展,人们对锂离子电池的能量密度、倍率性能、适用温度、循环寿命和安全性等都提出了更高的要求。电解质是锂离子电池的重要组成部分,而锂盐作为液体电解质的关键组分,是决定电解液性能的重要因素,是攻克锂离子电池性能提升难题的突破口之一。本文将对LiPF6以及各种新型锂盐进行对比。
锂盐是电解液中锂离子的提供者,LiPF6六氟磷酸锂是目前最常见的锂盐,LiBF4四氟硼酸锂、LiBOB二草酸硼酸锂、LiDFOB草酸二氟硼酸锂、LiFSI双氟磺酰亚胺锂、LiTFSI双三氟甲基磺酰亚胺锂、LiPF2O2二氟磷酸锂和LiDTI45二氰基2三氟甲基咪唑锂等新型锂盐的开发也逐渐受到了科研人员的重视。其优缺点对比如下表:
表一各种锂盐的优缺点对比。
锂盐
优点
缺点
LiPF6
1在非水溶剂中具有合适的溶解度和较
高的离子电导率;
2能在Al箔集流体表面形成一层稳定的热稳定性较差、易发生
钝化膜;
分解反应
3能协同碳酸酯溶剂在石墨电极表面生
成一层稳定的SEI膜
LiBF4
工作温度区间宽,高温稳定性好,低温性离子电导率较低,有很
能优,能增强电解液对电极的成膜能力,大局限性,常与电导率
抑制Al箔腐蚀
较高的锂盐配合使用
较高的电导率、较宽的电化学窗口、良好溶解度较低,在部分低
LiBOB的热稳定性、较好的循环稳定性,对正极介电常数溶剂中几乎不
Al箔集流体具有钝化保护作用
溶解
成膜性好、低温性能好,与电池正极有很LiDFOB好相容性;能在Al箔表面形成一层钝化膜,售价较高
并抑制电解液氧化
LiFSI电导率高、水敏感度低和热稳定性好对Al箔的腐蚀电位42V
LiTFSI
较高的溶解度和电导率,热分解温度超过电压高于37V时会严重
360℃,不易水解
腐蚀Al集流体
较好的低温性能;作为添加剂使用,有利LiPF2O于降低电池界面阻抗,有效提升电池的循溶解度较低
2
环性能
f锂盐LiDTI
优点
缺点
更好的热力学稳定性;可在45V电压下稳定存在,具有高的锂离子迁移数,能满足合成要求高商品化正极材料的充放电需求。
理想电解质锂盐需具备哪些特性呢?
(1)低解离能和较高的溶解度:低解离能保证锂盐溶解后形成的电解液具有较高的电导率,进而实现电池的高倍率;高溶解度保证电解液中具有足够的锂离子进行传输。
(2)较好的稳定性:当电池在高电压、高温下工作时,锂盐不会与其他组分发生反应。
(3)良好的SEI成r