鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3046次 | 2020年09月14日
鋰離子電池中電解液及隔膜的用途詳解
鋰離子電池的電解液由鋰鹽和混合有機(jī)溶劑組成,如IiCI()/PC(碳酸丙烯酯)+DME(二甲基乙二醇),PC+DME,PC+DME十EC(碳酸乙烯酯),EC+DEC(碳酸二乙酯),IiAsF6/EC十THF(四氫呋喃)等。電解液的電導(dǎo)率一般只有0.01S?CHI+,是鉛酸蓄電池電解液(5%H2SOd)或堿性電池電解液(6m01.L-+KOH)電導(dǎo)率的幾百分之一。因此,鋰離子電池在大電流放電時(shí),來(lái)不及從電解液中補(bǔ)充Ij+,會(huì)發(fā)生電壓下降。
有些專(zhuān)家認(rèn)為,LlClQ是強(qiáng)氧化劑,使用很不安全。PC在蓄電池中因反應(yīng)性強(qiáng),易進(jìn)入碳夾層,用于鋰離子電池也不可取。LiPF一是適宜的用鹽,溶劑為環(huán)狀碳酸烷基酯(EC,PC等)和鏈狀碳酸烷基酯(DEC,DMC,DME和EMC等)混合,并以EC為主體組成二元、三元或多元體系,12m01.L-+IJPf/EC+DMC是理想的電解液。
微量的H20對(duì)電池的性能影響很大。例如,UPF6與H20反應(yīng)生成HF,此種酸性條件惡化了正極材料的循環(huán)性能。因此,在配制鋰離子電池電解液時(shí),首先應(yīng)對(duì)各種試劑進(jìn)行處理,如各種溶劑要分別進(jìn)行精餾純化、分子篩處理,并加入鈉片和鋰片,除去雜質(zhì)和水分。試劑級(jí)鋰鹽經(jīng)真空干燥使配制成的電解液含水量低于百萬(wàn)分之十。
通常對(duì)導(dǎo)電鋰鹽,如LiClQ,在配制電解液之前首先應(yīng)放在干燥箱中烘干,直至變成白色粉末,然后轉(zhuǎn)到真空干燥箱中,控制溫度120℃,直至完全脫水為止。
溶劑碳酸酯的精餾提純中,PC沸點(diǎn)高達(dá)210℃,在減壓蒸餾時(shí),當(dāng)壓力降至666Pa時(shí),PC的沸點(diǎn)降至100℃左右,操作方法是將鋰帶放人磨口三頸瓶中,注入PC,接人減壓蒸餾系統(tǒng),抽真空,用油浴加熱到120℃,直至蒸餾結(jié)束,棄去初、末餾:分,將蒸出的中間餾分收集在磨口瓶中,再放人鋰帶除去微量雜質(zhì)備用。
DME沸點(diǎn)低(85.2℃),可用常壓蒸餾法提純,一般控制油浴溫度在100℃。
精餾后的碳酸酯通常控制含水量在50t以下,有時(shí)希望控制在20弘妙g以下,要控制更低的水含量,必須用分子篩來(lái)處理。
電解液配制在干燥空氣環(huán)境中進(jìn)行,以配制lm0L-)LiClOPC十DME電解液為例,先稱(chēng)取106.5gLiClQ粉末加入PC與[)ME質(zhì)量比為l:1的混合溶劑中,直至1000mi。為止,加入少許光亮鋰帶以除去微量水分。一般水的含量應(yīng)少于50ug/g。
隔膜:鋰離子電池常用隔膜材料有纖維素紙或無(wú)紡布、合成樹(shù)脂制的多孔膜。常見(jiàn)隔膜有聚丙烯和聚乙烯多子L膜,對(duì)隔膜的基本要求是既要在電解液中穩(wěn)定,又要求有一定的孔徑和適當(dāng)?shù)碾x子導(dǎo)電性。多孔隔膜的離子導(dǎo)電性基本上就是電解液的離子導(dǎo)電性,它通常與膜的孑L隙率、孔的變形率、電解液的電阻、膜的厚度及電解液潤(rùn)濕膜孔的程度有關(guān)。通常將隔膜電阻與電解液電阻的比值稱(chēng)為McMullin數(shù),用NM表示,NM能用來(lái)預(yù)測(cè)隔膜對(duì)鋰離子電池性能的影響。