鋰離子電池有機(jī)電解液的熱穩(wěn)定性研究

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-08-22 14:00  瀏覽量：次

　　鋰離子電池有機(jī)電解液的熱穩(wěn)定性研究。有機(jī)電解液的反應(yīng)對(duì)鋰離子電池安全性的影響是最主要因素，鋰離子電池采用的電解液是在有機(jī)溶劑中溶有電解質(zhì)鋰鹽的離子型導(dǎo)體。鋰離子電池電解液對(duì)電極和電池的能量密度、循環(huán)壽命、安全性等性能非常敏感。

　　鋰離子電池有機(jī)電解液的熱穩(wěn)定性研究

　　我們知道，常規(guī)的鋰離子電池采用的都是非水有機(jī)溶劑，當(dāng)電池由于內(nèi)部短路而發(fā)熱時(shí)，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。

　　鋰離子電池電解液在充放電過(guò)程中容易發(fā)生分解反應(yīng)，并伴隨有熱量放出，給鋰離子電池的長(zhǎng)時(shí)間使用帶來(lái)了安全隱患，也給大體積鋰離子電池的商品化帶來(lái)困難。因此，有機(jī)電解液的熱穩(wěn)定性是開發(fā)和研究鋰離子電池必須考慮到的一個(gè)重要因素。

　　有機(jī)電解液的熱穩(wěn)定性的研究主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容：有機(jī)電解液自身的熱穩(wěn)定性和電解液與電極材料相互作用時(shí)的熱穩(wěn)定性。前者由本身的性質(zhì)所決定，而后者還與電極性質(zhì)有關(guān)，相對(duì)更為復(fù)雜。

　　在密封條件下高純的LiPF6在194~C出現(xiàn)一差熱峰，繼續(xù)升高溫度到250~C開始發(fā)生分解。第一個(gè)差熱峰是由于LiPF6的晶型轉(zhuǎn)變引起的。當(dāng)LiPF6在流動(dòng)的高純氬氣和lmg／kg的濕度的條件下加熱，85℃時(shí)10h失去質(zhì)量的20％一30％。

　　如果在低純度氬氣條件下，20~C就開始分解，產(chǎn)物主要是PFs和LiF。顯然，同其它鋰鹽相比，LiPF6的熱穩(wěn)定性最差，存儲(chǔ)條件最為苛刻。另外，LiPFs還具有非常強(qiáng)的親濕性，遇痕量水分便可發(fā)生分解生成HF等物質(zhì)。這些分解產(chǎn)物(特別是PFs)很容易與碳酸酯類溶劑繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，破壞電解液，是LiPF6和混合碳酸酯組成的電解液不穩(wěn)定的主要原因。

　　鋰離子電池有機(jī)電解液材料的研究現(xiàn)狀，鋰離子電池有機(jī)電解液主要由電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑三個(gè)部分組成,新型電解質(zhì)鋰鹽的研究開發(fā)可分為三個(gè)方面:

　　(1)LiTFSI及其類似物;

　　(2)絡(luò)合硼酸鋰化合物;

　　(3)絡(luò)合磷酸鋰化合物

　　有機(jī)溶劑的研究工作主要集中在新型有機(jī)溶劑的開發(fā)上.最重要的添加劑主要有三類:(1)主要用以改善碳負(fù)極SEI膜性能的添加劑;(2)過(guò)充電保護(hù)添加劑;(3)配體添加劑。

　　專家認(rèn)為，全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本主解決電池安全性問(wèn)題，是電動(dòng)汽車和規(guī)模化儲(chǔ)能理想的化學(xué)電源。