锂电池的电解液.doc

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1、. .聚乙烯、聚丙烯微孔膜锂电池的电解液是电池的一个重要组成局部，对电池的性能有很大的影响。在传统电池中，电解液均采用以水为溶剂的电解液体系。但是，由于水的理论分解电压只有1.23V，即使考虑到氢或氧的过电位，以水为溶剂的电解液体系的电池的电压最高也只有2V左右(如铅酸蓄电池)。锂电池电压高达34V，传统的水溶液体系显然已不再适应电池的需要，而必须采用非水电解液体系作为锂离子电池的电解液。锂电池电解液主要采用能耐高电压而不分解的有机溶剂和电解质。 锂离子电池采用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体。一般作为实用锂离子电池的有机电解液应该具备以下性能：(1)离子电导率高，一般应到达1

2、0-32*10-3S/cm；锂离子迁移数应接近于1；(2)电化学稳定的电位X围宽；必须有05V的电化学稳定窗口；(3)热稳定好，使用温度X围宽；(4)化学性能稳定，与电池内集流体和恬性物质不发生化学反响；(5)平安低毒，最好能够生物降解。适合的溶剂需其介电常数高，粘度小，常用的有烷基碳酸盐如PC，EC等极性强，介电常数高，但粘度大，分子间作用力大，锂离于在其中移动速度慢。而线性酯，如DMC(二甲基碳酸盐)、DEC(二乙基碳酸盐)等粘度低，但介电常数也低，因此，为获得具有高离子导电性的溶液，一般都采用PC+DEC，EC+DMC等混合溶剂。这些有机溶剂有一些味道，但总体来说，都是能符合欧盟的RoH

3、S, REACH要求的，是毒害性很小、环保有好性的材料。 目前开发的无机阴离子导电盐主要有LiBF4,LiPF6,LiAsF6三大类，它们的电导率、热稳定性和耐氧化性次序如下： 电导率：LiAsF6LiPF6LiClO4LiBF4 热稳定性：LiAsF6LiBF4LiPF6 耐氧化性：LiAsF6LiPF6LiBF4LiClO4LiAsF6有非常高的电导率、稳定性和电池充电放电率，但由于砷的毒性限制了它的应用。目前最常用的是LiPF6。 目前常用的锂电池的所有材料，包括电解液都是能符合欧盟的RoHS, REACH要求的，是环保有好性的储能物品。锂离子电池也存在着一定的缺点，如： 1 电池本钱较

4、高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高Co的资源较少，电解质体系提纯困难。 2 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。 3 需要保护线路控制。 A、 过充保护：电池过充将破坏正极构造而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电； B、 过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。锂/锰电池电解液 1，LiClO4的处理将含有一定结晶水LiClO4的放在玻璃器皿内，并置于105110烘箱总脱水数小

5、时，直到变成白色粉末。再转到枯燥器内冷却，粉碎。为了进一步脱去剩余的水，再把LiClO4粉末经120200真空加热840小时，这种经二次脱水的LiClO4在在枯燥气氛中放入磨口瓶备用，完全脱水的粉末在玻璃壁上用不出现粘附。2，PC的纯化PC是电解液的重要组成局部，必须严格处理以除去杂质和微量水分。由于它的沸点高241，常用减压蒸馏法提纯，其原理为：让蒸馏系统的压力降到666Pa后，加热蒸馏，此时PC的沸点为100左右，蒸馏用玻璃装置应严格枯燥。提纯方法：将光亮锂带放入枯燥好的磨口三劲瓶中，再注入粗品PC，盖上磨口塞，等锂与微量含羟基的有机杂质作用完毕后，装在减压蒸馏系统上，抽真空到5mm汞柱，

6、加热油浴到120，蒸馏开场，弃去初末馏份，在枯燥空气中将中馏份倒入磨口瓶里，再放入几条锂带以除去极微量的水份，最后，放在枯燥器内备用。3，DME提纯DME的粘度小，沸点低82.5，把它参加PC中以后，可以降低粘度，增加导电率。一般用常压蒸馏法提纯，蒸馏用的玻璃装置必须严格脱水。提纯方法：将锂带放在磨口三劲瓶内，倒入DME，然后将瓶装在蒸馏系统上，控制油浴温度为100左右，蒸馏开场，取中馏份，在枯燥空气中倒入三角瓶内，再锋利化光亮锂带，最后放在枯燥器内备用。4，电解液配制全部配制过程必须在枯燥空气中进展，所用器具要彻底枯燥。以配制1molLiClO4-PC+DME电解液为例：称取106.5gLi

7、ClO4粉末，放在烧杯内，混合体积比为1：1的PC和DME溶剂1000ml以上。将LiClO4粉末缓慢参加到盛有约800ml混合剂的烧杯内，用玻璃棒不断搅拌，待完全溶解后，倒入1000ml的容量瓶中，再用剩下的混合溶剂洗涤烧杯，再慢慢倒入容量中，直到液面与刻度齐平，盖上盖子，颠倒摇晃，静止后，如发现液面稍有下降，可补些溶剂到刻度，放入少许光亮锂带以除去微量水份，最后放在枯燥器内备用。电解液应进展微量水份的分析，一般水的含量不应大于50ppm。一、锂离子电池电解液概况 电解液是锂离子电池四大关键材料正极、负极、隔膜、电解液之一，号称锂离子电池的“血液，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离

8、子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐六氟磷酸锂，LiFL6、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例配制而成的。表1：电解液材料组成溶剂碳酸丙烯酯 PC Propylene Carbonate碳酸乙烯酯 EC Ethylene Carbonate碳酸二甲酯 DEC Dimethyl Carbonate甲酯 Propiolic Acid1,4 丁丙酯 GBL - Butyrolactone溶质LiPF6 主要LiBF4LiClO4LiAsF6LiCF3SO3 二、锂离子电池电解液种类 1、液体电解液 电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大，它必须是

9、化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解，具有较高的离子导电率( 10- 3 s cm ) ，而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂，所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。但有机物离子导电率都不好，所以要在有机溶剂中参加可溶解的导电盐以提高离子导电率。目前锂离子电池主要是用液态电解质，其溶剂为无水有机物如EC(ethyl carbonate) 、PC (p ropylenecarbonate)、DMC(dim ethyl carbonate)、DEC (diethyl carbonate)，多数采用混合

10、溶剂，如EC2DMC 和PC2DMC 等。导电盐有L iClO 4、L iPF6、L iBF6、L iA sF6 和L iO SO 2CF3,它们导电率大小依次为L iA sF6 L iPF6 L iClO 4L iBF6 L iO SO 2CF3。L iClO4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等平安性问题，一般只局限于实验研究中；L iAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好，但含有有毒的A s，使用受到限制；L iBF6化学及热稳定性不好且导电率不高，LiO SO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用，较少使用；虽然LiPF6会发生分解反响，但具有较高的离子导电率，因此目前锂离子电池根本上是使用

11、L iPF6。目前商用锂离子电池所用的电解液大局部采用L iPF6 的EC2DMC，它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。 2、固体电解液 用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量，其理论容量高达3862mAhg-1，是石墨材料的十几倍，价格也较低，被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料，但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长，使得金属锂用作阳极材料成为可能。此外使用固体电解质可防止液态电解液漏液的缺点，还可把电池做成更薄(厚度仅为0.1mm )、能量密度更高、体积更小的高能电池。破坏性实验说明固态锂离子电池使用平安性能很高，经钉穿、加热( 200)、短路和

12、过充(600%) 等破坏性实验，液态电解质锂离子电池会发生漏液、爆炸等平安性问题，而固态电池除内温略有升高外(10- 3 s/cm )，而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂，所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。但有机物离子导电率都不好，所以要在有机溶剂中参加可溶解的导电盐以提高离子导电率。目前锂离子电池主要是用液态电解质，其溶剂为无水有机物如EC(ethyl carbonate) 、PC (propylenecarbonate)、DMC(dimethyl carbonate)、DEC(diethyl carbonate)

13、，多数采用混合溶剂，如EC2DMC 和PC2DMC 等。导电盐有L iClO4、LiPF6、LiBF6、LiA sF6 和LiOSO2CF3,它们导电率大小依次为LiAsF6 LiPF6 LiClO4LiBF6 LiOSO 2CF3。LiClO4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等平安性问题，一般只局限于实验研究中；LiAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好，但含有有毒的As，使用受到限制；LiBF6化学及热稳定性不好且导电率不高，LiO SO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用，较少使用；虽然LiPF6会发生分解反响，但具有较高的离子导电率，因此目前锂离子电池根本上是使用LiPF6。目前商用锂离

14、子电池所用的电解液大局部采用LiPF6的EC2DMC，它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。2、固体电解液用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量，其理论容量高达3862mAhg-1，是石墨材料的十几倍，价格也较低，被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料，但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长，使得金属锂用作阳极材料成为可能。此外使用固体电解质可防止液态电解液漏液的缺点，还可把电池做成更薄(厚度仅为0.1mm)、能量密度更高、体积更小的高能电池。破坏性实验说明固态锂离子电池使用平安性能很高，经钉穿、加热( 200)、短路和过充(600%)等破坏性实验，液态电

15、解质锂离子电池会发生漏液、爆炸等平安性问题，而固态电池除内温略有升高外(20)并无任何其它平安性问题出现。固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性、本钱低等特点，既可作为正负电极间隔膜用又可作为传递离子的电解质用。固体聚合物电解质一般可分为干形固体聚合物电解质(SPE)和凝胶聚合物电解质(GPE)。SPE固体聚合物电解质主要还是基于聚氧化乙烯(PEO)，其缺点是离子导电率较低，在100下只能到达10-40cm。在SPE中离子传导主要是发生在无定形区，借助聚合物链的移动进展传递迁移。PEO容易结晶是由于其分子链的高规整性，而晶形化会降低离子导电率。因此要想提高离子导电率一方面可通过降低聚

16、合物的结晶度，提高链的可移动性，另一方面可通过提高导电盐在聚合物中的溶解度。利用接枝、嵌段、交联、共聚等手段来破坏高聚物的结晶性能，可明显地提高其离子导电率。此外参加无机复合盐也能提高离子导电率。在固体聚合物电解质中参加高介电常数低相对分子质量的液态有机溶剂如PC那么可大大提高导电盐的溶解度，所构成的电解质即为GPE凝胶聚合物电解质，它在室温下具有很高的离子导电率，但在使用过程中会发生析液而失效。凝胶聚合物锂离子电池已经商品化。锂离子电池材料之电解液详细篇 佚名来源：本站原创发布时间：2021-11-3 11:39:35收 藏 评 论锂离子电池材料之电解液详细篇3、电解液1第一代电解液：PC+

17、DME+1MLiPF6与石墨负极匹配性差，易发生溶剂共嵌入。第二代电解液：EC+DMCorDEC+1MLiPF6低温性能差第三代电解液：EC+DMCDEC+EMC+1MLiPF6电导率可达10-2S -1，50%目前工作大多集中在选择添加剂方面，以提高电池首次充放电效率，提高SEI稳定性。电解液2-液态电解质溶液锂离子电池采用溶有锂盐的非质子有机溶剂为电解液。由于有机电解液参与负极外表SEI膜的形成，因此对电池性能的影响重大。作为锂离子电池的电解液，需满足以下几个根本条件：化学稳定性好，电化学窗口宽电导率高与负极材料适配性好，并能形成稳定SEI膜工作温度X围宽-4060价格低廉，材料易得无毒，

18、无污染 此主题相关图片如下：电解液3A、溶剂局部非质子性有机溶剂。为获得尽可能高的电导，常采用二元或多元组分溶剂。a、碳酸丙烯酯PCPropyleneCarbonateb、碳酸乙烯酯ECEthyleneCarbonatec、碳酸二甲酯DECDimethylCarbonated、PropiolicAcid甲酯e、1,4丁丙酯GBL-ButyrolactoneB、溶质局部a、LiPF6主要b、LiBF4c、LiClO4d、LiAsF6e、LiCF3SO3等电解液4A、环状碳酸化合物cycliccarbonate常用ECEthyleneCarbonate及PCPropyleneCarbonate光气法-利用双醇化合物glycol和光气反响CH2OHCH2OH+C