钜大LARGE | 点击量:1236次 | 2021年06月08日
当今社会的锂离子电池电解液技术以及它的特点
人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力,各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力,其实很多人并不会去了解电子产品的组成,比如锂离子电池电解液。
国产锂离子电池电解液经过多年发展,已经成为四大材料中技术最为成熟的品种,目前已经大量出口,全球份额占比超过50%。国际大厂的认可,证明国产电解液品质。随着电动汽车需求的启动,研发实力强的电解液龙头公司进入该领域不会太难。此外,电动汽车的普及仍需动力锂离子电池降价,因此国产电解液替代空间巨大。
近年来,我国领先的电解质公司的制造和研发水平迅速提高,产品质量迅速达到国际先进水平。凭借性价比优势,近年来,我国的锂离子电池电解液在全球市场份额迅速上升,江苏国泰、新宙邦和天津金牛等公司产品已经进入国际市场。电解质在锂离子电池的正负电极之间传导电子,这保证了锂离子电池可以获得高电压和高比能的优点。它用于能量密度,功率密度,宽温度应用,循环寿命和电池安全性。性能和其他方面起着至关重要的用途。
追求高比能量是锂离子电池的最大研究方向,特别是当移动设备在人们的生活中占有越来越大的比例时,电池寿命已成为电池最关键的功能。高能量密度电池的未来发展必须是高压阳极和硅阳极。负极硅具有巨大的克容量,受到人们的重视。但是,由于其自身的膨胀目的,因此无法使用。近年来,研究方向已经转向具有相对较高的克容量和较小的体积变化的硅碳负极。成膜添加剂在硅碳阳极中具有不同的回收用途。
近年来,已将阻燃溶剂添加到常规电解质中以实现阻燃性,但是这些溶剂不能有效地钝化碳阳极,从而导致电池性能大大降低。尽管所谓的离子液体和固体电解质也是构造安全电池的良好选择,但它们的离子电导率较低,电极/电解质界面接触不良。用高压电解液制成的电池实际上并不完美。它是一种不易燃烧的材料。高压电解液仍然具有自己的特性:即使不添加特别易燃的辅助物质,它也不会在高温环境下燃烧;增强了高压电解质的阳离子与溶剂分子之间的相互用途,降低了溶剂本身的挥发性。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
电解质配方专利问题也是困扰我国公司走向国际的重要原因。部分电解液配方专利掌握在三菱和宇部等日本厂商手中,这已成为阻碍我国电解质进入日本市场的重要障碍。目前,目前江苏国泰和新宙邦已经加大配方的研发力度。假如他们能够突破日本的专利封锁并打开日本市场,市场空间将大大新增。考虑到当前全球动力锂离子电池重要在日本生产,打破专利封锁的意义将更加重要。
电池的安全性重要体现在焚烧甚至爆破中。电池本身易燃。因此,当电池过度充电,过度放电,短路,接收外部针,捏合以及外部温度过高时,所有这些都可能导致安全事故。因此,阻燃剂是安全电解质研究的重要方向。通过在常规电解质中添加阻燃添加剂来获得阻燃功能。通常使用磷或卤素阻燃剂。要求阻燃添加剂的价格合理,并且不会损害电解质的功能。此外,使用室温离子液体作为电解质也进入了研究阶段,这将完全消除电池中易燃有机溶剂的使用。另外,离子液体具有极低的蒸气压,良好的热稳定性/化学稳定性和不燃性的特点,这将大大提高锂离子电池的安全性。
由于目前锂离子电池的回收,尤其是动力锂离子电池的回收还存在较大的技术困难,因此提高电池的寿命是缓解这一现状的一种方式。长循环型电解液的研究思路重要有两点,一是电解液的稳定性,包括热稳定性、化学稳定性、电压稳定性;二是与其他材料的稳定性,要求与电极成膜稳定,与隔膜无氧化,与集流体无腐蚀。