有关锂离子电池电解液组成和性能详解

锂离子电池电解质由溶剂和和溶质构成

在锂离子电池电解液中常使用的溶剂有二甲基甲酰胺、y-丁内酯、乙二醇、丙三醇、水等。二甲基甲酰胺是一种特种锂离子电池电容器的溶剂，它具有很广的工作温度范围。在亚洲，y-丁内酯作为电解质的溶剂使用也很流行，重要用在低压小型电容器，使用这种溶剂为主溶剂的电容器具有较低的ESR。乙二醇是使用最广泛的溶剂，低压电容器通常用的是乙二醇加部分水为溶剂的体系。

电解液中的溶质重要用的是硼酸、硼酸盐、羧酸盐及少量的其他无机盐和去极化消氢剂、缓蚀剂、水解抑制剂等。

关于低压电解液中一般人为添加部分水，改善电解液的导电性能；中高压电解液，通常使用的是无水乙二醇体系，即使含水也要求在3%以下。

锂离子电池电解液材料的选择

工作电解液是电容器的关键工艺之一。它作为电容器的实际阴极，有但要求具有优良的电化学特性，不断供应氧离子，修补受损的氧化膜；还必须具有最佳的稳定性，不与组成材料发生反应或发生腐蚀用途。工作电解液按照组成成分为：溶剂、溶质和添加剂三部分。

1.溶剂的选择

溶剂决定电容器的使用范围，要求溶剂具有沸点高、凝固点低、蒸汽压和粘度小，对溶质有良好的溶解性，满足电容器在-40~+105℃范围内的电性能要求，部分要求为125℃甚至达到150℃以上（如节能灯铝电解电容），目前常用的主溶剂为乙二醇，沸点为196℃，凝固点为-12℃，其余辅助溶剂有：DMF、y-丁内酯、二乙二醇、丙三醇等。DMF、y-丁内酯有良好的低温特性，常常应用在超低温电解液，如-55℃等产品上。

2.溶质的选择

溶质是供应修补氧化膜，维持电容器正常工作的正、负离子或离子基团的重要成份。低压：甲酸铵、已二酸铵、马来酸铵等作溶质；中高压：壬二酸铵、葵二酸铵、已二酸铵、十二酸铵、苯甲酸铵、以及带支链的铵盐等作为其主溶质，保证高低温特性，供应氧化效率和高温稳定性。

3.添加剂的选择

添加剂是调节电解液粘度、电导率、提升闪火电压、钝化氧化膜和抑制氢气等用途的。电解液中添加磷酸及其盐类、硝基化合物、水解抑制剂等，可以显剧改善电解液的特性。

电解液的检测：

电解液的检测重要有三项参数：电导率、酸碱度（PH值）、闪火电压等，必要时也要检验C1-、SO42-、Fe3+、Cu2+、以及电解液的粘度等。

PH值：一般分布在5.5-9.0，重要是由于铝及氧化铝的特性所决定，可用酸碱度仪测量.

电导率：一般分布在400uS/cm~80000uS/cm.可由电导率仪测出，电导率与产品的损耗以及等效串联电阻有很大的关系.

闪火电压：一般分布在100-600V，用铝箔氧化膜耐压测试仪测量，电解液的闪火电压是比较关键的一个参数，特别是高压电解液，闪火电压是制造技术的一个突破方向之一。测量闪火电压测量方法和材料因不同的公司各有不同：测量电流外部重要有10mA、20mA等，而我司一般用1mA，测量所用的材料有：高压化成箔（电压一般为590VF以上）、素箔、阳极导箔条等，所用的测量面积也各不相同。

测量温度，一般为常温，以30℃相对较准确，特别是电导率，受温度影响较大，所以电容在不同温度下损耗变化也相当明显，酸碱度和闪火电压也会随温度作微小变化。