電解液配方組成成分有哪些?
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不一樣,電解液可以分為普通型、高溫型、低溫型、倍率型電解液和動(dòng)力型等等;根據(jù)電解液配方不同分為液體和固體兩種類型。行業(yè)比較通用的是根據(jù)電解液配方來分,我國目前使用的絕大部分是液體電解液。
常用的鋰離子電池電解液配方是由有機(jī)溶劑和無機(jī)鹽構(gòu)成的,電解液配方采用LiPFs的乙烯碳酸脂(EC)、丙烯碳酸脂(PC)和低粘度二乙基碳酸脂(DEC)等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。
電池電解液配方對(duì)溶劑的要求有安全性、氧化穩(wěn)定性、與負(fù)極的相容性、導(dǎo)電性等,總體要求溶劑具有較高的介電常數(shù)、較低的粘度等特征。
鋰電池電解液配方一般采用極性非質(zhì)子溶劑,現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的為碳酸酯系列(包括環(huán)狀碳酸酯如EC和PC和鏈狀碳酸酯如DMC、EMC)。通常電解液溶劑為混合溶劑,碳酸乙烯酯(EC)憑借優(yōu)良的成膜作用,成為絕大多數(shù)電解液的主成分,目前鋰電池使用的主要溶劑為EC為基礎(chǔ)的二元或者三元混合溶劑,如EC+DMC,EC+DEC,EC+DMC+EMC等。電解質(zhì)是鋰電電解液必不可少的組成部分,目前電解液配方有高氯酸鋰(LiClo4)、六氟,磷酸鋰(LiPF6)、四氟翻鋰(LIBF4)等,其中六氟磷酸鋰具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性,是目前主流的電解質(zhì)。
但六氟磷酸鋰也存在兩個(gè)缺陷:第一、熱穩(wěn)定性不佳;第二、對(duì)水分和氫氟酸(HF)敏感,容易發(fā)生分解反應(yīng)。雖然人們?cè)谂ふ倚碌碾娊赓|(zhì),以期達(dá)到導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定以及抗水性的較好結(jié)合,但目前為止仍未找到完全替代六氟磷酸鋰的電解質(zhì)。
電解液配方性能要求:
1、離子電導(dǎo)率:良好的離子導(dǎo)電性,電導(dǎo)率要達(dá)到10
2、離子遷移數(shù)2×103S/cm3數(shù)量級(jí)。
3、較理想的鋰離子遷移數(shù)應(yīng)該接近于1穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度
4、化學(xué)穩(wěn)定性
5、高溫時(shí)有效阻斷電池
電解液配方其他知識(shí):
室溫電導(dǎo)率平均約為-1×103s/cm,比水溶液電解質(zhì)低近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,為了使商品鋰離子電池能在較高電流下充、放電,電極必須很薄,以增加電極的總面積,降低電極的實(shí)際工作電流密度。
電解質(zhì)的作用是在電池內(nèi)部正負(fù)極之間形成良好的離子導(dǎo)電通道。水溶液、有機(jī)溶液、聚合物、熔鹽或固體物質(zhì),均可以作為電解質(zhì)。
水溶液是目前應(yīng)用最廣泛的電解質(zhì)。
有機(jī)電解液電池的輸出功率比較低。
使用熔融無機(jī)鹽作為電解質(zhì)僅在高溫下使用。
常規(guī)無機(jī)陰離子導(dǎo)電鹽主要有:LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF4這四類。
在DMC電解液體系中,幾種電解液鋰鹽的氧化電位的順序:LiPF6>LiBF4>LiAsF6>LiClO4
在EC/DMC電解液體系中電導(dǎo)率的變化規(guī)律:LiAsF6=LiPF6>LiClO4>LiBF4LiCIO4由于高價(jià)態(tài)的氯存在,本身是一種強(qiáng)氧化劑,會(huì)導(dǎo)致安全性問題而未能商業(yè)化。
LiBF4其電解液的電導(dǎo)率相對(duì)較低,可以做添加劑使用。
LiAsF6電解液具有高電導(dǎo)率,但是As有毒,對(duì)環(huán)境有害,因而限制了其應(yīng)用。
LiPFs相對(duì)于其他無機(jī)鋰鹽,熱穩(wěn)定性不佳,室溫80℃就可能發(fā)生分解。但由于氧化電位和電導(dǎo)率高,因此作為主要的商用鋰鹽。
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