钜大LARGE | 点击量:805次 | 2023年07月28日
介绍锂电池电解液重要成分和用量计算方法
锂离子电池电解液重要成分构成
锂离子电池电解液重要由三部分组成,重要为溶剂、锂盐、添加剂。在这些组成成分之中,添加剂虽然添加的量与其他成分相比还是较少的,但一份电解液中可添加的添加剂种类是最多的。
溶剂
溶剂在电解液中的用途重要是用来溶解锂盐的。电解液中的溶剂重要有环状碳酸酯(PC、EC);链状碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯类(MF、MA、EA、MA、MP等)。
锂盐
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%
优质的锂盐关于锂离子电池的能量密度、功率密度、宽电化学窗口、循环寿命、安全性能等方面都有着较大的影响。锂盐中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等。
添加剂
添加剂的种类众多,不同的添加剂有着不同的用途,虽然添加的分量较少,但关于锂离子电池的性能效果有着不同的影响。添加剂的种类重要有成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂。
锂离子电池电解液成分常见的三种类型
1.碳酸乙烯酯:分子式C3H4O3
透明无色液体(>35℃),室温时为结晶固体.沸点:248℃/760mmHg,243-244℃/740mmHg;闪点:160℃;密度:1.3218;折光率:1.4158(50℃);熔点:35-38℃;本品是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶剂。在电池工业上,可作为锂离子电池电解液的优良溶剂。
2.碳酸丙烯酯:分子式C4H6O3
无色无气味,或淡黄色透明液体,溶于水和四氯化碳,与***,丙酮,苯等混溶。是一种优良的极性溶剂。本产品重要用于高分子作业、气体分离工艺及电化学.特别是用来吸收天然气、石化厂合成氨原料其中的二氧化碳,还可用作增塑剂、纺丝溶剂、烯烃和芳烃萃取剂等。
3.碳酸二乙酯:分子式CH3OCOOCH3
无色液体,稍有气味;蒸汽压1.33kPa/23.8℃;闪点25℃,熔点-43℃;沸点125.8℃;溶解性:不溶于水,可混溶于醇、酮、酯等多数有机溶剂,重要用途:用作溶剂及用于有机合成。
锂离子电池电解液用量的计算
锂离子电池是由正、负极极片,隔膜,电解液以及壳体极耳等辅助材料组成的。电池极片涂层可看成一种复合材料,重要由三部分组成:(1)活物质颗粒;(2)导电剂和黏结剂相互混合的组成相;(3)孔隙,要填满电解液。隔膜也是多孔结构的,一方面,隔绝电子,另一方面孔隙要填充电解液允许锂离子通过。
锂离子电池的电解液量重要就是要填充满极片和隔膜里面的孔隙,孔隙体积就是电解液用量体积,即:
锂离子电池电解液体积=正极片孔隙体积+负极片孔隙体积+隔膜孔隙体积
而极片和隔膜的孔隙体积计算方法为:
极片的孔隙体积=(每片极片涂层的长×宽×厚)×片数×孔隙率
隔膜的孔隙体积=隔膜的面积×厚度×孔隙率
考虑到除了电芯之外,壳体内部的空间还有没有被填充的剩余空间(这些空间也可以根据电池设计计算出来),这些地方也会残存电解液,即:
实际锂离子电池电解液量=所有孔隙体积+残存电解液体积
硬壳电池残存体积较多,实际电解液用量比理论值大很多,软包电池内部剩余空间一般,残存电解液量适量,圆柱电池内部空间利用率高,残存电解液量少。
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