什么是鋰離子電池電解液?鋰電池電解液要求

來源：存能電氣  日期：2019-04-21 11:50  瀏覽量：次

　　什么是鋰離子電池電解液？鋰電池電解液要求。鋰電池的電解液是電池的一個重要組成部分,對電池的性能有很大的影響。常規(guī)的鋰離子電池采用的都是非水有機(jī)溶劑，當(dāng)鋰電池由于內(nèi)部短路而發(fā)熱時，電解液受熱分解產(chǎn)生氣體，輕則電池膨脹，重則導(dǎo)致電池爆炸。本文將通過電解液的添加劑、電解液的要求等幾個方面對電解液進(jìn)行一個簡單的分析和總結(jié)。

　　什么是鋰離子電池電解液？

　　鋰離子電池電解液是鋰離子電池四大關(guān)鍵材料（正極、負(fù)極、隔膜、電解液）之一，號稱鋰離子電池的“血液”。鋰離子電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。一般由鋰鹽和有機(jī)溶劑組成。電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。

　　鋰電池主要使用的電解質(zhì)有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等。但用高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好，有爆炸的危險，日本和美國已禁止使用。而用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無爆炸危險，適用性強(qiáng)，特別是用六氟磷酸鋰制成的電池，除上述優(yōu)點外，將來廢棄電池的處理工作相對簡單，對生態(tài)環(huán)境友好，因此該類電解質(zhì)的市場前景十分廣泛。

　　目前電解液配套基本已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但軟肋是占電解液成本約一半的電解質(zhì)六氟磷酸鋰，國內(nèi)基本沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)。所以，提高鋰離子電池的能量密度是未來電池的發(fā)展趨勢，電解液未來發(fā)展趨勢也是配合電池，提高能量密度、安全性、滿足一致性。

　　鋰電池電解液要求

　　電解液是鋰電池正負(fù)極之間起傳導(dǎo)作用的離子導(dǎo)體，充放電過程中，在正負(fù)極間往返地傳輸鋰離子。電解液對鋰電池的充放電性能(倍率高低溫)、壽命(循環(huán)儲存)、溫度適用范圍都有著比較大的影響。

　　用于鋰電池的電解質(zhì)一般應(yīng)該滿足以下基本要求：

　　a.高的離子電導(dǎo)率，一般應(yīng)達(dá)到1×10-3~2×10-2S/cm；

　　b.高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在較寬的電壓范圍內(nèi)不發(fā)生分離；

　　c.較寬的電化學(xué)窗口，在較寬的電壓范圍內(nèi)保持電化學(xué)性能的穩(wěn)定；

　　d.與電池其他部分例如電極材料、電極集流體和隔膜等具有良好的相容性；

　　e.安全、無毒、無污染性。

　　鋰電池電解液的構(gòu)成

　　溶劑：環(huán)狀碳酸酯（PC、EC）；鏈狀碳酸酯（DEC、DMC、EMC）；羧酸酯類（MF、MA、EA、MA、MP等）；（用于溶解鋰鹽）

　　鋰鹽：LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等；

　　添加劑：成膜添加劑、導(dǎo)電添加劑、阻燃添加劑、過充保護(hù)添加劑、控制電解液中H2O和HF含量的添加劑、改善低溫性能的添加劑、多功能添加劑；

　　電解液添加劑的主要分類

　　(1)成膜添加劑：VC應(yīng)用的比較廣泛，其主要機(jī)理為碳負(fù)極表面發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，生成聚烷基碳酸鋰化合物，從而有效抑制溶劑分子的共嵌入反應(yīng)；PS、ES、DES、DMS等物質(zhì)，其主要機(jī)理為還原分解形成SEI膜的主要成分是無機(jī)鹽Li2S、Li2SO3或Li2SO4和有機(jī)鹽ROSO2Li，大大增強(qiáng)SEI膜的穩(wěn)定性；

　　(2)安全類添加劑：阻燃添加劑，降低電解液放熱值以及自熱率，主要是含P或F的有機(jī)化合物，如有機(jī)磷化物、有機(jī)氟化物、以及氟代烷基磷酸酯等。放過充添加劑，其主要機(jī)理為氧化還原梭反應(yīng)（二茂鐵）以及電聚合反應(yīng)（聯(lián)苯、環(huán)己基苯）；

　　(3)多功能添加劑：除水、導(dǎo)電、成膜等綜合作用，酰胺類添加劑，與水形成氫鍵，同時含有孤對電子，起到穩(wěn)定SEI膜的作用。

　　(4)過充保護(hù)添加劑：對于采用氧化還原對進(jìn)行內(nèi)部保護(hù)的方法人們進(jìn)行了廣泛的研究，這種方法的原理是通過在電解液中添加合適的氧化還原對，在正常充電時這個氧化還原對不參加任何化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，而當(dāng)電池充滿電或略高于該值時，添加劑開始在正極上氧化，然后擴(kuò)散到負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)。

　　鋰離子電池電解液是危險品嗎？

　　鋰電池電解液不全是危險品。

　　電解液是一個意義廣泛的名詞，用于不同行業(yè)其代表的內(nèi)容相差較大。有生物體內(nèi)的電解液(也稱電解質(zhì))，也有應(yīng)用于電池行業(yè)的電解液，以及電解電容器、超級電容器等行業(yè)的電解液。不同的行業(yè)應(yīng)用的鋰電池電解液，其成分相差巨大，甚至完全不相同。

　　人體的電解質(zhì)主要由水分和氯化鈉、PH緩沖物質(zhì)等組成，就不是危品。但是含有碳酸二乙酯的電解液就屬于危品。

　　以上就是鋰電池電解液的解說，鋰離子電池作為現(xiàn)有儲能技術(shù)的重要組成部分越來越受到人們的重視。為了解決電池安全性等問題，電解液也在不斷更新?lián)Q代。