鉅大LARGE | 點擊量:2011次 | 2019年02月14日
鋰電池電解液的組成及制作應該要具備什么條件
電解液是鋰電池四大關鍵材料(正極、負極、隔膜、電解液)之一,號稱鋰離子電池的“血液”,在電池中正負極之間起到傳導電子的作用,是鋰電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。有機溶劑是電解液的主體部分,與電解液的性能密切相關。今天就和存能電氣小編一起來了解鋰電池電解液的組成及具備條件。
什么是電解液?
電解液是化學電池、電解電容等使用的介質(有一定的腐蝕性),為他們的正常工作提供離子,并保證工作中發(fā)生的化學反應是可逆的。電解液由專用硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成,密度一般是1.24-1.30克每立方厘米。電解液不是電解質溶液的簡稱,而比它的涵蓋面更廣,包括電解質的水溶液與熔化狀態(tài)的電解質。
一、鋰電池電解液的組成
1、有機溶劑
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等,一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等主要用于鋰一次電池的溶劑。PC用于二次電池,與鋰電池的石墨負極相容性很差,充放電過程中,PC在石墨負極表面發(fā)生分解,同時引起石墨層的剝落,造成電池的循環(huán)性能下降。
通常認為,EC與一種鏈狀碳酸酯的混合溶劑是鋰電池優(yōu)良的電解液,如EC+DMC、EC+DEC等。但并不絕對,當PC與相關的添加劑用于鋰離子電池,有利于提高鋰電池的低溫性能。
有機溶劑在使用前必須嚴格控制質量,如要求純度在99.9%以上,水分含量必須達到10*l0-6以下。嚴格控制有機溶劑的水分,對于配制合格鋰電池電解液有著決定性影響。利用分子篩吸附、常壓或減壓精餾、通入惰性氣體的方法,可以使水分含量達到要求。
2、電解質鋰鹽
LiPF6是最常用的電解質鋰鹽,是未來鋰鹽發(fā)展的方向。LiPF6對負極穩(wěn)定,放電容量大,電導率高,內阻小,充放電速度快。但對水分和HF酸極其敏感,易于發(fā)生反應,只能在干燥氣氛中操作,且不耐高溫,80℃~100℃發(fā)生分解反應,生成五氟化磷和氟化鋰,提純困難,因此配制鋰電池電解液時應控制LiPF6溶解放熱導致的自分解及溶劑的熱分解。
3、添加劑
添加劑的種類繁多,不同的鋰電池生產廠家對電池的用途、性能要求不一,所選擇的添加劑的側重點也存在差異。一般來說,所用的添加劑主要有三方面的作用:
鋰電池電解液中加入苯甲醚改善SEI膜的性能,在鋰離子電池電解液中加入苯甲醚或其鹵代衍生物,能夠改善電池的循環(huán)性能,減少電池的不可逆容量損失;
鋰電池電解液加入金屬氧化物降低電解液中的微量水和HF酸;
防止過充電、過放電。
二、鋰電池電解液制作需具備條件
√鋰電池電導率高,一般應達到10-3~2*10-3S/cm;鋰離子遷移數應接近于1;
√電化學穩(wěn)定的電位范圍寬;必須有0~5V的電化學穩(wěn)定窗口;
√熱穩(wěn)定好,使用溫度范圍寬;
√化學性能穩(wěn)定,與電池內集流體和活性物質不發(fā)生化學反應;
√安全低毒,最好能夠生物降解。
隨著關鍵原材料的國產化,目前鋰電池電解液的成本也隨之進一步降低,日韓企業(yè)也開始將制造工廠往國內轉移,相信在不久的將來,中國的電解液將會走出國門,走向世界。
以上就是鋰電池電解液的組成及制作具備條件,電解質的市場前景十分廣泛。電解液也是不可忽視的一個方面,畢竟占據鋰電池成本15%的電解液也確實在電池的能量密度、功率密度、寬溫應用、循環(huán)壽命、安全性能等方面扮演著至關重要的角色。
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