一文了解锂电池中电解液的组成
时间：2024-06-03 来源：小编 点击：
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一文了解锂电池中电解液的组成
1、 电解液的组成
在正极和负极之间传递锂离子，但是对电子绝缘，保证电池的充放电能够顺利进行。1）对锂离子来说是优良的导体，对电子来说是绝缘体；2）在电极表面除了发生锂离子的迁移之外，不发生其他副反应；锂离子电池电解液的组成主要包括有机溶剂、锂盐、添加剂。
2、 有机溶剂
电解液中用的有机溶剂主要有以下几类：碳酸酯类、酸酸酯类、醚类有机溶剂、含硫有机溶剂。碳酸酯类溶剂按结构可分为环状碳酸酯类和链状碳酸酯类。环状碳酸酯类的溶剂具有极高的介电常数，但是黏度也较大；链状碳酸酯的介电常数低，但是黏度也低。与石墨负电极相容性好，尤其是EC能够在石墨电极表面形成良好的SEI膜；环状碳酸酯和链状碳酸酯混合使用能满足锂电池工作温度、电导率等多方面的要求；
3、锂盐
平均离子迁移率：LiBF4 > LiClO4 > LiPF6 > LiAsF6 > LiTf > LiImide解离常数：LiTf < LiBF4 < LiClO4 < LiPF6 < LiAsF6 < LiImideLiPF6的优点：电导率高；电化学稳定性好；有效钝化铝箔；与石墨负极相容性好；成本较低。由于PF6-的缔合能力较弱，形成的LiPF6电解液的电导率较高，高于其他无机锂盐。此外它的电化学稳定性强，阴极的稳定电压有5.1V，远高于锂离子电池要求的4.2V，且不腐蚀铝集流体，综合性能优于其他锂盐。
4、添加剂
在高纯度溶剂和溶质组成的电解液中，添加少量的具有特定功能的添加剂，从而显著提高电解液在某方面的性能。对电池性能没有没有明显的副作用，不与电池的其它部件发生副反应；SEI成膜添加剂；防过充添加剂；阻燃添加剂；电解液稳定剂；其他添加剂。功能：能够优先于溶剂分子在负极表面被还原成SEI膜，阻止溶剂分子进一步分解。功能：在电池过充电时通过一定的方式阻断电流，从而提高电池的安全性。（1）电聚合添加剂，过充电时，添加剂在正极表面氧化聚合，或者产生大量气体，使得CID动作，切断电流，或者氧化产物覆盖在正极表面，导致电阻增加，电流下降，从而实现安全保护。在电解液中添加合适的氧化还原对，当充电电压超过电池的正常充放电电压时，添加剂在正极上氧化，氧化产物扩散到负极被还原，还原产物再扩散到正极被氧化，整个过程循环进行，直到电池的过充电结束。锂离子电池由于采用可燃有机溶剂，电池在滥用的情况下有可能会爆炸燃烧。在电解液中加入阻燃添加剂可使易燃有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，降低电池放热值和电池自热率，增加电解液自身的稳定性。目前用作电解液中的阻燃添加剂大多为有机磷化合物、有机卤化物、磷-卤或磷-氮复合有机化合物。LiPF6的热稳定性差，分解产生的PF5是个很强的路易斯酸，能与溶剂分子中的氧原子的孤对电子作用，从而使溶剂分子发生分解反应，甚至破坏SEI膜。电解液稳定剂一般是路易斯碱，能与PF5形成络合物，从而提高电解液的稳定性。其他添加剂还有除水或HF添加剂、润湿促进剂、导电添加剂、改善低温性能的添加剂等。
