锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、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、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。
1.锂电池电解液是什么材料
电解液是锂离子电池四大关键材料(正极、负极、隔膜、电解液)之一,号称锂离子电池的“血液”,是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成,在电池中正负极之间起到传导电子的作用,是锂离子电池获得高电压、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,按一定比例配制而成的。
2.锂电池电解液的成分
锂电池电解液由锂盐和有机溶剂组成,主要成分如下:
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,是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶剂。
2、碳酸丙烯酯,无色无气味,或淡黄色透明液体,溶于水和四氯化碳,与乙醚,丙酮,苯等混溶。本品应储存于阴凉、通风、干燥处,远离火源,按一般低毒化学品规定储运。
3、碳酸二乙酯,无色液体,稍有气味;蒸汽压1.33kPa/23.8℃;闪点25℃(可燃液体能挥发变成蒸气,跑入空气中。
4、碳酸二甲酯,是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料;同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度。
5、碳酸甲乙酯,无色透明液体,是近年来兴起的高科技、高附加值的化工产品,一种优良的锂离子电池电解液的溶剂,本品应储存于阴凉、通风、干燥处,按易燃化学品规定储运。
6、六氟磷酸锂,白色结晶或粉末,潮解性露空气中或加热时分解,暴露空气中或加热时六氟磷酸锂在空气中由于水蒸气的用途而迅速分解,放出PF5而出现白色烟雾。
7、五氟化磷,是磷卤化合物,常温常压下为无色恶臭气体,其对皮肤、眼睛、粘膜有强烈刺激性。是活性极大的化合物,在潮湿空气中会剧烈产生有毒和腐蚀性的氟化氢白色烟雾。常被用作聚合反应的催化剂。
3.锂电池电解液的作用
电解液的最主要作用就是传导离子,保证电池充放电过程中工作离子在正负极之间以一定的速率运动从而构成整个电路回路产生电流,一般在锂电池成本中占比达到5%-6%。此外,随着动力电池的发展,电解液对电池安全所产生的影响越来越受到重视。常见的非固态锂离子电池电解液都基于可燃溶剂,新的电解液开发趋势为半固态甚至固态电解质,在保证离子传输的同时防止锂枝晶的产生从而降低短路带来的安全隐患。
4.锂电池电解液的特点
锂离子使用液体,凝胶或干燥的聚合物电解质。液体形式是易燃的有机类型而不是水性类型,锂盐与有机溶剂类似于碳酸亚乙酯的溶液。将溶液与各种碳酸盐混合可提供更高的导电性并扩展温度范围。可以添加其他盐以减少放气并改善高温循环。具有凝胶电解质的锂离子电池接受许多添加剂以提高导电性,锂聚合物电池也是如此。真正的干燥聚合物仅在高温下变得导电,并且该电池不再用于商业用途。还施用添加剂以实现长寿和独特的特征。配方是分类的,每个制造商都有自己的配方方法。具体来说,有如下特点:
(1)离子电导率高,一般应达到10-3~2*10-3S/cm;锂离子迁移数应接近于1。
(2)电化学稳定的电位范围宽;必须有0~5V的电化学稳定窗口。
(3)热稳定好,使用温度范围宽。
(4)化学性能稳定,与锂电池内集流体和活性物质不发生化学反应。