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锂离子电池电解液分类介绍

钜大LARGE  |  点击量:1122次  |  2020年12月02日  

电解液在正负极间起着传递电荷用途,应该对离子导电、对电子绝缘。它对电池循环性能、操作温度范围、电池的耐用程度有着极为重要的影响。关于锂离子电池而言,电解液的组成至少涉及两方面:溶剂和锂盐。


A.液体电解液


对溶剂的选择重要基于三个方面的性质要求.即介电常数、粘度及溶剂的电子施主性质。一般说来,高介电常数有利于锂盐的离解,同时强的电子施主能力将有利于电解液盐的溶解。所谓溶剂的电子施主性质是溶剂分子所固有的失电子能力,其能力大小决定了电解液阳离子的溶剂化能力的高低。低的粘度可以新增离子的流动性,有助于提高电导率。


目前通常使用两种或两种以上溶剂混合而成的二元、多元混合溶剂。常见的有机溶剂有醚(ether)、烷基碳酸脂(alkylcarbonate)、内脂(lactone)、缩酮(ketal)等。


锂盐重要用来供应有效载流子。选择锂盐,一般遵循以下几个原则:


与正负极材料有良好稳定性(兼容性),也就是说,在存储期间,电解液与活性物质界面电化学反应速度小,使电池的自放电容量损失减至最少;比电导率高,溶液的欧姆压降小;安全性能高,无毒,无污染。


常用的锂盐有如下几种:六氟砷酸锂(LiPF6),在充放电过程中LIAsF6会释放出有毒砷化物,而且价格相对昂贵。六氟磷酸锂(LiPF6),己在商业电池中广泛使用,有较高的电导率且对碳材料有较好的兼容性,缺点是价格相对昂贵,固态时稳定性较差,对水十分敏感。三氟甲基磺酸锂LiCF3SO2,有较好的稳定性,但其电导率仅为基于LiPF6的液体电解液的一半。四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiCl04)都是广泛使用的盐。但是,含高氯酸锂类亚胺基锂盐,典型的是双氟磺酞亚胺锂(LiN(CF3SO2)2,其电导率可以和甚干LiPF6电解液相比拟,稳定性超过FLiCF3SO2。


B.固体电解液


固体电解液,又称超离子导体或快离子导体。是指离子电导率接近(或在某些情况下超过)熔翻和电解液溶液的一类固体离子导电材料。是一类介于固体和液体之间的奇特固体材料,是物质的一个异常状态,其中有一些原子(离子),有接近于液体的迁移率,而其它原子则保持其空间结构(排列)。这种液一固二相性,以及它在能源(包括出现,贮存和节能等几个环节)、冶金、环保、电化学器件等各个领域的广阔应用前景,区而引起了物理学家、化学家和和材料学家的广泛重视.


聚合物固体电解液是由含有可溶剂化极性基团的聚合物与盐络合形成的固体电解液材料。它除了显示出半导体、离子溶液等常见电导体系的性质外,还具有无机固体电解液所不及的可塑性,这一特性使聚合物固体电解液在应用上表现了三大优越性:


任意形状及厚度的薄膜。所以尽管聚合物电解液的室温电导率不高,较无机的低2~3个数量级,由于加工成很薄的膜,使电池内阻大大降低,从而可通过提高面积/厚度比值来补偿电导的偏低;紧密性-与电极完整的接触,使充放电电流增大;应性-在充放电过程中能很好地承受压力的变化,适应电极体积变化。聚合物固体电解液质轻、耐压、抗震、耐疲劳、无毒无腐蚀以及与电极组成电池时所表现出的电化学稳定性为其应用开创了更广泛的前景。目前国内外的科学家们正致力于使它能应用在能源贮存、电化学元件、传感器等多方面的研究,在高比能锂离子电池的研制进程中已成为最强有力的竞争者。



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