钜大LARGE | 点击量：1141次 | 2019年05月24日
介绍锂电池电解液及发展现状
电解液是锂离子电池四大要害资料(正极、负极、隔阂、电解液)之一，号称锂离子电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的效果，是锂离子电池取得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐(六氟磷酸锂，LiFL6)、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例制造而成的。
锂电池电解液介绍及开展现状
有机溶剂是电解液的主体部分，与电解液的功能密切相关，一般用高介电常数溶剂与低粘度溶剂混合运用。常用电解质锂盐有高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等，但从成本、安全性等多方面考虑，六氟磷酸锂是商业化锂离子电池选用的首要电解质。添加剂的运用没有商品化，但一直是有机电解液的研讨热点之一。
锂电池电解液介绍及开展现状
1、电解液组成
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
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%
1.1有机溶剂
有机溶剂是电解液的主体部分，电解液的功能与溶剂的功能密切相关。锂离子电池电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不运用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等首要用于锂一次电池的溶剂。PC用于二次电池，与锂离子电池的石墨负极相容性很差，充放电过程中，PC在石墨负极表面发作分化，一起引起石墨层的剥落，造成电池的循环功能下降。但在EC或EC+DMC复合电解液中能建立起安稳的SEI膜。一般认为，EC与一种链状碳酸酯的混合溶剂是锂离子电池优良的电解液，如EC+DMC、EC+DEC等。相同的电解质锂盐，如LiPF6或者LiC1O4，PC+DME系统关于中间相炭微球C-MCMB资料总是表现出最差的充放电功能(相关于EC+DEC、EC+DMC系统)。但并不肯定，当PC与相关的添加剂用于锂离子电池，有利于进步电池的低温功能。
有机溶剂在运用前必须严厉控制质量，如要求纯度在99.9%以上，水分含量必须到达10*l0-6以下。溶剂的纯度与安稳电压之间有密切联系纯度达标的有机溶剂的氧化电位在5V左右，有机溶剂的氧化电位关于研讨避免电池过充、安全性有很大意义。严厉控制有机溶剂的水分，关于制造合格电解液有着决定性影响。水分降至10*l0-6之下，能下降LiPF6的分化、减缓SEI膜的分化、避免气涨等。利用分子筛吸附、常压或减压精馏、通入惰性气体的方法，可以使水分含量到达要求。
1.2电解质锂盐
LiPF6是最常用的电解质锂盐，是未来锂盐开展的方向。虽然实验室里也有用LiClO4、LiAsF6等作电解质，但由于运用LiClO4的电池高温功能欠好，再加之LiClO4本身受撞击容易爆破，又是一种强氧化剂，用于电池中安全性欠好，不适合锂离子电池的工业化大规模运用。
LiPF6对负极安稳，放电容量大，电导率高，内阻小，充放电速度快，但对水分和HF酸极端灵敏，易于发作反应，只能在枯燥气氛中操作(如环境水分小于20*10的手套箱内)，且不耐高温，80℃～100℃发作分化反应，生成五氟化磷和氟化锂，提纯困难，因而制造电解液时应控制LiPF6溶解放热导致的自分化及溶剂的热分化。国内出产的LiPF6百分含量一般可以达标，但是HF酸含量太高，无法直接用于制造电解液，须经提纯。曩昔LiPF6依靠进口，但现在国内有一些厂家也能供给质量好的产品，如汕头市金光高科有限公司、天津化工规划研讨院、山东肥城市兴泰化工厂等。国外出产的LiPF6质量较好，制造成电解液，水分和HF酸含量安稳，电解液不会变粘发红。
1.3添加剂
添加剂的种类繁复，不同的锂离子电池出产厂家对电池的用途、功能要求不一，所挑选的添加剂的侧重点也存在差异。一般来说，所用的添加剂首要有三方面的效果：
(1)电解液中参加苯甲醚改进SEI膜的功能
在锂离子电池电解液中参加苯甲醚或其卤代衍生物，可以改进电池的循环功能，削减电池的不可逆容量丢失。
(2)参加金属氧化物下降电解液中的微量水和HF酸
如前所述，锂离子电池对电解液中的水和酸要求十分严厉。碳化二亚胺类化合物能阻挠LiPF6水解成酸，别的，一些金属氧化物如Al2O3、MgO、BaO、Li2CO3、CaCO3等被用来清除HF。但是相关于LiPF6的水解而言除酸速度太慢，而且难于滤除干净。在锂电池电解液中Li、P、F三种元素含量总和为96.3%，其他首要杂质元素Fe、K、Na、CI、A1等含量总和为0.055%。
(3)避免过充电、过放电
电池出产厂家对电池耐过充放功能的要求十分火急。传统防过充电经过电池内部的保护电路，现在希望向电解液中参加添加剂，如联苯类、咔唑类等化合物，该类化合物正处于研讨阶段。
2、锂离子电池电解液需具备条件
锂离子电池选用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体。一般作为有用锂离子电池的有机电解液应该具备以下功能：
(1)离子电导率高，一般应到达10-3～2*10-3S/cm;锂离子迁移数应接近于1;
(2)电化学安稳的电位范围宽;必须有0～5V的电化学安稳窗口;
(3)热安稳好，运用温度范围宽;
(4)化学功能安稳，与电池内集流体和活性物质不发作化学反应;
(5)安全低毒，最好可以生物降解。
适合的溶剂需其介电常数高，粘度小，常用的有烷基碳酸盐如PC、EC等极性强，介电常数高，但粘度大，分子间效果力大，锂离子在其中移动速度慢。而线性酯，如DMC(二甲基碳酸盐)、DEC(二乙基碳酸盐)等粘度低，但介电常数也低，因而，为取得具有高离子导电性的溶液，一般都选用PC+DEC，EC+DMC等混合溶剂。这些有机溶剂有一些味道，但整体来说，都是能契合欧盟的RoHS,REACH要求的，是毒害性很小、环保有好性的资料。
现在开发的无机阴离子导电盐首要有LiBF4、LiPF6、LiAsF6三大类，它们的电导率、热安稳性和耐氧化性次序如下：
电导率：LiAsF6≥LiPF6>LiBF4
热安稳性：LiAsF6>LiBF4>LiPF6
耐氧化性：LiAsF6≥LiPF6≥LiBF4
LiAsF6有十分高的电导率、安稳性和电池充电放电率，但由于砷的毒性限制了它的应用，现在最常用的是LiPF6。
3、全球锂离子电池电解液开展现状
近年来，全球锂离子电池电解液工业开展平稳，商场首要集中于日本宇部公司和韩国ECOPRO株式会社，两家公司大约占全球商场份额的50%。排在这以后的企业依次为：三菱化学、富山化学、三井化学、岸田化学、张家港国泰荣华及其他企业。
国产电解液是从2002年进入商场逐渐取代进口产品的，经过不断改进和进步，产品质量已到达国际先进水平。现在国内电池出产商电解液配套已基本完成国产化，只有少部分运用进口电解液。
国内出产电解液的首要单位有江苏国泰(002091)旗下国泰荣华、天津金牛、东莞杉杉、汕头金光、珠海赛纬电子、广州天赐、北京创亚化工公司等10余家。年出产能力都在千吨级以上，触及高、中、低端各个商场，可满意我国锂离子电池出产的需要，并有部分出口。
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