鋰電池電解液的成分

導(dǎo)讀：鋰電池電解液是電池電芯的重要組成部分，那么鋰電池電解液的成分有哪些呢？

電解液是一個(gè)意義廣泛的名詞，用于不同行業(yè)其代表的內(nèi)容相差較大。有生物體內(nèi)的電解液（也稱電解質(zhì)），也有應(yīng)用于電池行業(yè)的電解液，以及電解電容器、超級(jí)電容器等行業(yè)的電解液。不同的行業(yè)應(yīng)用的電解液，其成分相差巨大，甚至完全不相同。本文主要來(lái)介紹一下鋰電池電解液的成分。

鋰電池包電解液是電池內(nèi)部離子傳輸?shù)妮d體，是鋰電池四大關(guān)鍵材料之一，被喻為鋰電池的“血液”。由于鋰電池工作電壓的原因，一般采用非水電解液體系作為鋰電池的電解液。鋰電池電解液的成分主要由三部分組成，主要為溶劑、鋰鹽、添加劑。下面來(lái)一一看一下這三種組成成分。

鋰鹽

鋰鹽對(duì)于鋰電池的能量密度、功率密度、寬電化學(xué)窗口、循環(huán)壽命、安全性能等方面都有著較大的影響。目前，用于鋰電池的電解質(zhì)鋰鹽主要包括無(wú)機(jī)鋰鹽和有機(jī)鋰鹽兩大類。

一般而言，用于鋰離子電池的無(wú)機(jī)鋰鹽普遍具有價(jià)格低、不易分解、能耐受高的電位、合成簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的電解質(zhì)無(wú)機(jī)鋰鹽主要有高氯酸鋰（LiClO4）、四氟硼酸鋰（LiBF4）、六氟砷酸鋰（LiAsF6）及六氟磷酸鋰（LiPF6）等。

相對(duì)于無(wú)機(jī)鋰鹽，鋰離子電池常用的有機(jī)鋰鹽可認(rèn)為是在無(wú)機(jī)鋰鹽的陰離子上又增加了吸電子基團(tuán)調(diào)控而成，常見(jiàn)的電解質(zhì)有機(jī)鋰鹽主要包括雙草酸硼酸鋰（LiBOB）、二氟草酸硼酸鋰（LiDFOB）、雙二氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）及雙三氟甲基磺酰亞胺鋰（LiTFSI）。

溶劑

溶劑在電解液中的作用主要是用來(lái)溶解鋰鹽。鋰電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等主要用于鋰一次電池的溶劑。PC用于二次電池，與鋰離子電池的石墨負(fù)極相容性很差，充放電過(guò)程中，PC在石墨負(fù)極表面發(fā)生分解，同時(shí)引起石墨層的剝落，造成鋰電池的循環(huán)性能下降。

鋰電池電解液有機(jī)溶劑在使用前必須嚴(yán)格控制質(zhì)量，如要求純度在99.9%以上，水分含量必須達(dá)到10*l0-6以下。溶劑的純度與穩(wěn)定電壓之間有密切聯(lián)系純度達(dá)標(biāo)的有機(jī)溶劑的氧化電位在5V左右，有機(jī)溶劑的氧化電位對(duì)于研究防止電池過(guò)充、安全性有很大意義。嚴(yán)格控制有機(jī)溶劑的水分，對(duì)于配制合格鋰電池電解液有著決定性影響。

添加劑

添加劑的種類眾多，不同的添加劑有著不同的作用，雖然添加的分量較少，但對(duì)于鋰電池包的性能效果有著不同的影響。目前鋰離子添加劑主要有五大類，分別是改善SEI膜性能的添加劑、提高鋰離子導(dǎo)電率的添加劑、過(guò)充保護(hù)添加劑、改善電池安全性的添加劑、控制電解液中水和HF含量的添加劑。

1、改善SEI膜性能的添加劑

目前使用別較多的是碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代甲酸甲酯、碳酸亞乙烯酯（VC），它們能夠在最初的幾次循環(huán)中產(chǎn)生優(yōu)秀的SEI膜的重要成分，它們化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于有機(jī)溶劑，具有良好的導(dǎo)Li+性能，以及抑制溶劑分子共插和還原分解對(duì)電極破壞的功能。

2、提高鋰離子導(dǎo)電率的添加劑

目前使用比較多是一些硼鋰鹽如(C6H3F)O2B(C6H3F2)、(C6F4)O2B(C6F5)等等，他們能形成配合物，以提高鋰鹽在有機(jī)溶劑中的溶解度和電導(dǎo)率。另外還有一些冠醚，他們不僅能提高電解液的電導(dǎo)率，而且能夠降低在充電過(guò)程中溶劑的共插和分解的可能性。

3、過(guò)充保護(hù)添加劑

根據(jù)不同的防過(guò)充機(jī)理，常用的防過(guò)充添加劑主要有氧化還原對(duì)添加劑、電聚合添加劑和氣體發(fā)生添加劑。

氧化還原對(duì)添加劑主要有鋰的鹵化物（如LiI、LiBr等）、金屬茂化合物（二茂鐵及其衍生物）、聚吡啶絡(luò)合物（如Fe、Ru、Ir和Ce等的菲羅啉和聯(lián)苯絡(luò)合物及其衍生物）、噻蒽、茴香醚和聯(lián)（二）茴香醚。但該類添加劑都由于各類問(wèn)題，還需要進(jìn)一步研究，如二茂鐵及其衍生物都由于在有機(jī)溶劑中的擴(kuò)散速度慢導(dǎo)致電勢(shì)較低而只能用于部分電池，噻蒽也由于電勢(shì)較低而限制了它的應(yīng)用；而其他的添加劑由于技術(shù)不夠成熟而未被使用。

相對(duì)于氧化還原對(duì)添加劑的電勢(shì)較低而限制了其發(fā)展的狀況，電聚合添加劑的聚合電勢(shì)較高，作為過(guò)充添加劑的應(yīng)用前景很好.該類化合物主要是一些苯類，聯(lián)苯類雜環(huán)化合物的聚合物，這些聚合物的單體主要有聯(lián)苯、環(huán)己苯等苯類聚合物、噻吩、3-氯噻吩等雜環(huán)類聚合物。

4、改善電池安全性的添加劑

某些氟代有機(jī)溶劑具有較高的閃點(diǎn)且不易燃，可以用來(lái)提高電池在高溫情況下的安全性。某些氟代鏈狀醚如C4F9OCH3能夠改善電池的安全性能，但由于其較低的介電常數(shù)，很難與其它介電常數(shù)高的有機(jī)溶劑如EC、PC等混溶。

5、控制電解液中水和HF含量的添加劑

有機(jī)電解液中存在的痕量水和HF對(duì)性能優(yōu)良的SEI膜的形成是有一定作用的，這些都可以從EC、PC等溶劑在電極界面的反應(yīng)中看出。但水和酸（HF）的含量過(guò)高，不僅會(huì)導(dǎo)致LiPF6的分解，而且會(huì)破壞SEI膜。

當(dāng)A1203、MgO、BaO和鋰或鈣的碳酸鹽等作為添加劑加入到電解液中，它們將與電解液中微量的HF發(fā)生反應(yīng)，降低HF的含量，阻止其對(duì)電極的破壞和對(duì)LiPF6分解的催化作用，提高電解液的穩(wěn)定性，從而改善電池性能。

但這些物質(zhì)去除HF的速度較慢，因此很難做到阻止HF對(duì)電池性能的破壞。而一些酸酐類化合物雖然能較快地去除HF，但會(huì)同時(shí)產(chǎn)生破壞電池性能的其它酸性物質(zhì)。烷烴二亞胺類化合物能通過(guò)分子中的氫原子與水分子形成較弱的氫鍵，從而阻止水與LiPF6，反應(yīng)產(chǎn)生HF。

以上就是鋰電池廠家格瑞普為大家?guī)?lái)的電解液的成分介紹。

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