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一、锂离子电池电解液概况电解液是锂离子电池四大关键材料(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,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐(六氟磷酸锂,LiFL6)、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。
溶剂溶质
表1:电解液材料组成碳酸丙烯酯PCPropyle
eCarbo
ate碳酸乙烯酯ECEthyle
eCarbo
ate碳酸二甲酯DECDimethylCarbo
ate甲酯PropiolicAcid14丁丙酯GBLγButyrolacto
eLiPF6主要LiBF4LiClO4LiAsF6LiCF3SO3
二、锂离子电池电解液种类
1、液体电解液
电解质的选用对锂离子电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103scm,而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂,所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。但有机物离子导电率都不好,所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率。目前锂离子电池主要是用液态电解质,其溶剂为无水有机物如ECethylcarbo
ate、PCpropyle
ecarbo
ate、
fDMCdimethylcarbo
ate、DECdiethylcarbo
ate,多数采用混合溶剂,如EC2DMC和PC2DMC等。导电盐有LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6和LiOSO2CF3它们导电率大小依次为LiAsF6LiPF6LiClO4LiBF6LiOSO2CF3。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,LiOSO2CF3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,因此目前锂离子电池基本上是使用LiPF6。目前商用锂离子电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、固体电解液
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3862mAhg1,是石墨材料的十几倍,价格也较低,被看作新一代锂离子电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01mm、能量密度更高、体积更小的高能电池。破坏性实验表明固态锂离r
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