一次锂电池的锂盐成分作为不同电解质溶液的反应
锂电池的盐有LiBr, LiPF6, LiAsF6, LiBF4, LiCIO4, LiA1C14,也就是纯净盐或锂的卤化物与Lewis酸的合成物。最近,含有磺化基团(SO;)的盐已开发出来。最典型的是“CF,SO,(有时称为Lithium triflate),它由3M公司于20世纪80年代前期实现产业化,并成功用于一次电池(但不是二次电池)。因为LiN(SO2C凡)2(即LiTFSI (锂亚胺))或“C (SO2 CF, ),(即甲基锂离子对量低,所以我们可以用其来提高溶液导电性。这两种盐的热力学和电化学稳定性很好。
锂盐溶于对质子惰性的溶剂中得到的溶液其电导率随电解质浓度升高出现最大值。这些最大值的出现可能有两个方面的原因:一方面电荷载体数量的增大起反面影响;另一方面,形成非导电离子对的离子型络合物。添加环醚可提高传导性,或线形聚配位基醚,这会引起锂离子电荷的屏蔽,从而导致离子型络合物的减少。
UAsF‘溶于甲酸甲醋(MF)中可得到导电性很强的有机电解质溶液,25℃下溶液浓度为2moVdm3时其电导率为4.5S/m。这一结合被视为“高倍率电池”的最佳电解质,但当锂存在时会引发一些物质分解产生气体,除非添加像CH、 NBF类物质来增加其稳定性。LiAIC可广泛用于提高无机液态阴极材料(Soc'2和S0, Cl,)的导电性。
用于锂电池的溶剂在锂存在时常具有热力学不稳定性。锂的腐蚀速率低,具有较长的保存期(密封电池实际上就是如此),这是由于金属表面形成了一层保护膜的缘故。锂存在时,电解质溶液的实际稳定性依赖于它的纯度,特别是水的含量要低。采取大量的工序来净化和干燥溶剂,包括用铂电极进行预电解。大多数情况下,微量蒸馏前将溶剂在分子筛上搁置几天就够了。
溶液的电化学稳定性可定义为特定电极对的溶液不发生明显分解的电压范围。对于实际的一次电池,这个范围比ocv的范围宽。对于二次电池,在再充电过程中,必须考虑电池所采用的充电电压值。电极的特性和以前的使用情况对分解电压有重要影响。这说明动力学因素比热力学因家更重要。通常很难确定分解电流是溶剂还是溶质参与反应的结果,但实际上我们常可观察到溶质特性的显著影响。