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锂离子电池电解液概述
一、锂离子电池电解液
电解液是锂离子电池四大关键材料之一,号称锂离子电池的血液,是锂离子电池获得高压、高比能等优点的保证。电解液主要由高纯度有机溶剂、电解质锂盐、必要添加剂等原料,在一定条件下,按一定比例配制而成。
11有机溶剂有机溶剂一般用高介电常数溶剂于低粘度溶剂混合使用。常用的电解质锂盐有高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等,从成本、安全性等多方面考虑,六氟磷酸锂是商业化锂离子电池采用的主要电解质。锂离子电池电解液中常用的有机溶剂有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸甲酯(MA)等。有机溶剂在使用前必须严格控制质量,溶剂的纯度于稳定电压之间有密切联系,有机溶剂的水分,对于配制合格电解液起着决定作用。水分降低至106之下,能降低六氟磷酸锂的分解、减缓SEI膜的分解、防止气涨等。利用分子筛吸附、常压或减压蒸馏、通入惰性气体的方法,可以使水分含量达到要求。为了获得具有高离子导电性的溶液,以便锂离子在其中快速移动,溶剂一般采用混合材料,如碳酸乙烯酯(EC)碳酸二甲酯(DMC),碳酸乙烯酯(EC)碳酸二乙酯(DEC)。12电解质锂盐电解质锂盐占电解液成本最大,约占到电解液成本的40左右。LiPF6是最常用的电解质锂盐,其对负极稳定,电导率高,放电容量大,内阻小,充放电速度快。但对水分和HF及其敏感,易发生反应,其操作应在干燥气氛(如手套箱)中进行,不耐高温,80℃~100℃发生分解反应,生成五氟化磷和氟化锂。从成本、安全性等多方面考虑,六氟磷酸锂具有突出的离子电导率、较优的氧化稳定性和较低的环境污染等优点,是目前首选的锂离子电池电解质,也是商业化锂离子电池采用的主要电解质。除此之外还有LiBF4、LiPF6、LiBOB、LiFSI、LiPF2、LiTDI等一系列安全性高、循环性能好的锂盐电解质体系得到关注。
f121六氟磷酸锂目前对LiPF6制备工艺的相关研究主要分为两大类:HF溶剂法和离子交换法。HF溶剂法是制备LiPF6最传统的方法,其过程是将LiF溶解于HF溶剂中,然后直接通入含磷、含氟的物质,经过反应后蒸发或冷却结晶,得到最终产品。该方法是工业化制备的主要方法,其制备的LiPF6纯度高、品质好,适合高端锂电池生产需求。然而,其制备过程对设备和操作的要求往往较高,且残余在LiPF6中的HF对电池性能的发挥影响巨大。
LiPF6的另一大类生产方法是离子交换法。指的是将六氟r
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