锂电池电解液常用物质简称
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锂电池电解液特性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。
基本信息中文名称锂电池电解液组成锂盐和有机溶剂含义离子传输的载体分类电池锂电池电解液主要成分介绍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。
可用作纺织上的抽丝液;也可直接作为脱除酸性气体的溶剂及混凝土的添加剂;在医药上可用作制药的组分和原料;还可用作塑料发泡剂及合成润滑油的稳定剂;在电池工业上,可作为锂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,与乙醚,丙酮,苯等混溶。
是一种优良的极性溶剂。
本产品主要用于高分子作业、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。
毒理数据:动物实验经口服或皮肤接触均未发现中毒.大鼠经口LD50=2,9000mg/kg.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.碳酸二乙酯分子式:CH3OCOOCH3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。
温度升高,挥发加快。
当挥发的蒸气和空气的混合物与火源接触能够闪出火花时,把这种短暂的燃烧过程叫做闪燃,把发生闪燃的最低温度叫做闪点。
闪点越低,引起火灾的危险性越大。
);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;密度:相对密度(水=1)1.0;相对密度(空气=1)4.07;稳定性:稳定;危险标记7(易燃液体);主要用途:用作溶剂及用于有机合成①健康危害侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
锂电池电解液Author:Harrison 锂离子电池四大关键材料包括正极、负极、隔膜、电解液,其中电解液在电池正负极之间进行离子和离子化合物的传输,它的性能直接决定了锂电池的电导率、容量和输出电压。
电解液一般由高纯度的有机溶剂、溶质和少量添加剂按一定比例配制而成。
一、电解液主要由三部分构成(1)溶剂: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);醚类,一般作为碳酸酯类的添加剂或共溶剂含硫类砜类(2)锂盐:LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等;(3)添加剂: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;二、锂离子电池电解质的要求●高的离子电导率,一般应达到1x10-3~2x10-2 S/cm;●高的热稳定性和化学稳定性,在较宽的电压范围内不发生分离;●较宽的电化学窗口,在较宽的电压范围内保持电化学性能的稳定;●与电池其他部分例如电极材料、电极集流体和隔膜等具有良好的相容性;●安全、无毒、无污染性。
三、几种锂盐对比LiBF4:低温性能比较好,但是价格昂贵和溶解度比较低;LiPF6:综合性能比较好,缺点是易吸水水解;LiAsF6:综合性能比较好,但是毒性太大;LiClO4:综合性能比较好,但是强氧化性导致安全性不高;LiBOB:高温性能比较好,尤其能拟制溶剂对负极的插入破坏,但是溶解度太低。
四、锂盐的特殊材料LiPF6六氟磷酸锂在常用有机溶剂中具有适中的离子迁移数、适中的解离常数、较好的抗氧化性能和良好的铝箔钝化能力,又能与各种正负极材料匹配,从而成为商品化锂离子电池使用的最主要电解质锂盐。
锂元素是最轻的碱金属元素和摩尔质量最小的金属元素,也是氧化还原电位最低、质量能量密度最大、电化学当量最高的金属元素氟元素是自然界电负性最强和非金属元素中活性最强的元素,也是标准电极电位最高的元素。
锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液之电解质物性数据密度(g/mL at 25℃)1.50 0.8522.428g/cm3电导率1mol/L LiDFOB/EC:DMC(1:1)=8.6ms/cmF19-NMR: 10.4ppm ;B11-NMR:-15.7ppm ;C13-NMR: 164.7ppmSpectroscopic Properties:δ11B=7.6ppm;δ13C=159.1ppm粘度(40℃)介电常数外观白色粉末/无色结晶白色至灰色结晶或结晶粉末白色粉末无色结晶EtrNBF4 white powder or crystallicpowder特性有毒,保质12月吸湿性强,遇水易分解,白色结晶,溶于水,易溶有机脂类,遇空气易分解。
具有吸湿性具有吸湿性易溶于水,乙醇,乙醚及丙酮.溶解度:60g/100gH2O(25℃), 150g/100gH2O(89℃)TetraethylammoniumTetrafluoraborate见附注。
用途锂离子电池的电解液white powder or crystalline powder见附注包装与贮存包装在氟化塑料瓶内,外加铝塑复合袋充氩气。
只密封、干燥、防潮。
能在干燥环境下使用操作(如环境水分小于20ppm的手套箱内),拆封后也应密封存放在干燥手套箱中。
密封、干燥、防潮。
the product should be handledin dry atmosphere (glove box,dry room with max.20ppm H2O)附注:LiBOB is a new and proprietary conductive salt for the use in high performance batteries like lithium batteries, lithium ion batteries and lithium polymer batteries. The new halide-free product may be used instead of traditional fluorinated compounds like LiPF6, LiBF4, Li-triflate, methanides, imides etc.Stability:decomposition>300℃;hygroscopic;decomposes slowly on contact with water under formation of oxalic acid, boric acid and lithium oxalates 。
一、锂离子电池电解液概况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”,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。
表1:电解液材料组成二、锂离子电池电解液种类1、液体电解液电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大,它必须是化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解,具有较高的离子导电率(> 10- 3 sö cm ) ,而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。
由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂,所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。
但有机物离子导电率都不好,所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率。
目前锂离子电池主要是用液态电解质,其溶剂为无水有机物如EC(ethyl carbonate) 、PC (p ropylenecarbonate)、DMC(dim ethyl carbonate)、DEC (diethyl carbonate),多数采用混合溶剂,如EC2DMC 和PC2DMC 等。
导电盐有L iClO 4、L iPF6、L iBF6、L iA sF6 和L iO SO 2CF3,它们导电率大小依次为L iA sF6> L iPF6> L iClO 4>L iBF6> L iO SO 2CF3。
L iClO4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等安全性问题,一般只局限于实验研究中;L iAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好,但含有有毒的A s,使用受到限制;L iBF6化学及热稳定性不好且导电率不高,LiO SO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用,较少使用;虽然LiPF6会发生分解反应,但具有较高的离子导电率,因此目前锂离子电池基本上是使用L iPF6。
锂电池电解液常用溶剂碳酸丙烯酯:PC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,与乙醚,丙酮,苯等混溶。
是一种优良的极性溶剂。
本产品主要用于高分子作业、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。
特性分子量:102.09物理性质:外观无色透明液体熔点-48.8 ℃沸点242℃闪点132℃溶解度参数δ=14.5相对密度1.2069溶解度参数[2] δ=14.5饱和蒸汽压0.004kpa溶解性:溶于水,可混溶于丙酮、醇,乙醚、苯、乙酸乙酯等有机溶剂.折光率1.4189比重1.189粘度2.5mPa.s介电常数69c/v.m毒理数据:动物实验经口服或皮肤接触均未发现中毒.大鼠经口LD50=2,9000 mg/kg.质量标准项目指标优级品一级品外观无色或淡黄色液体无色或淡黄色液体含量, %≥99.5≥99.0 水份, %≤0.3≤0.5 溴化物(以溴离子计), %≤0.01≤0.1 密度20oC(g/cm3)1.200±0.0051.200±0.005用途2电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质2高分子工业上可作聚合物的溶剂和增塑剂。
用作胶黏剂和密封剂的增塑剂。
还可用作酚醛树脂固化促进剂和水溶性胶黏剂颜填料的分散剂。
2化工行业是合成碳酸二甲酯的主要原料也可用于脱除天然气、石油裂解气中二氧化碳和硫化氢。
2另外:还可用于纺织、印染等工业领域。
包装 200公斤镀锌铁桶包装,也可按顾客要求进行包装。
储运应储存于阴凉、干燥、通风良好的场所,钢瓶应垂直放置,避免受热和爆晒。
碳酸甲乙酯:EMC分子式:C4H8O3分子量:104.1,密度1.00 g/cm3,无色透明液体,沸点109℃,熔点-55℃,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,是随着碳酸二甲酯及锂离子电池产量增大而延伸出的最新产品,由于它同时拥有甲基和乙基,兼有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯特性,也是特种香料和中间体的溶剂。
锂电池电解液常用溶剂碳酸丙烯酯:PC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,与乙醚,丙酮,苯等混溶。
是一种优良的极性溶剂。
本产品主要用于高分子作业、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。
特性分子量:102.09物理性质:外观无色透明液体熔点-48.8 ℃沸点242℃闪点132℃溶解度参数δ=14.5相对密度1.2069溶解度参数[2] δ=14.5饱和蒸汽压0.004kpa溶解性:溶于水,可混溶于丙酮、醇,乙醚、苯、乙酸乙酯等有机溶剂.折光率1.4189比重1.189粘度2.5mPa.s介电常数69c/v.m毒理数据:动物实验经口服或皮肤接触均未发现中毒.大鼠经口LD50=2,9000 mg/kg.质量标准项目指标优级品一级品外观无色或淡黄色液体无色或淡黄色液体含量, %≥99.5≥99.0 水份, %≤0.3≤0.5 溴化物(以溴离子计), %≤0.01≤0.1 密度20oC(g/cm3)1.200±0.0051.200±0.005用途²电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质²高分子工业上可作聚合物的溶剂和增塑剂。
用作胶黏剂和密封剂的增塑剂。
还可用作酚醛树脂固化促进剂和水溶性胶黏剂颜填料的分散剂。
²化工行业是合成碳酸二甲酯的主要原料也可用于脱除天然气、石油裂解气中二氧化碳和硫化氢。
²另外:还可用于纺织、印染等工业领域。
包装 200公斤镀锌铁桶包装,也可按顾客要求进行包装。
储运应储存于阴凉、干燥、通风良好的场所,钢瓶应垂直放置,避免受热和爆晒。
碳酸甲乙酯:EMC分子式:C4H8O3分子量:104.1,密度1.00 g/cm3,无色透明液体,沸点109℃,熔点-55℃,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,是随着碳酸二甲酯及锂离子电池产量增大而延伸出的最新产品,由于它同时拥有甲基和乙基,兼有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯特性,也是特种香料和中间体的溶剂。
锂离子电池电解液用有机溶剂物性数据化学名称碳酸二甲酯(DMC)碳酸二乙酯(DEC)碳酸乙烯酯(EC)碳酸丙烯酯(PC)碳酸甲乙烯酯(EMC)碳酸甲丙酯(MPC)碳酸甲异丙酯(MiPC)别名二乙基碳酸酯1,2-丙二醇碳酸酯) 碳酸甲乙酯,乙酸乙酯英文名称Dimethyl Carbonate Diethyl Carbonate Ethylene Carbonate Propylene carbonate Methyl-Ethyl Carbonate Methylpropyl CarbonateCAS号616-38-6 105-58-8 96-49-1 108-32-7 623-53-0 56525-42-9分子式C3H6O3C5H10O3C3H4O3C4H6O3C4H8O3/ CH3COOC2H5C5H10O3分子结构分子量90.08 118.13 88.06 102.09 104.1 118.13 118.1 浓度≥99.99% ≥99.99% ≥99.99% ≥99.99% ≥99.95%熔点/沸点/闪点4℃/89℃/18℃-43℃/126℃/33℃39℃/248℃/157℃-48℃/242℃/132℃-55℃/109℃/23℃-43℃/132℃/35℃-55℃/119℃密度(20℃) 1.06g/cm3 0.972g/cm2 1.41g/cm3 1.21g/cm3 1.00g/cm3 0.98g/cm3 1.01g/cm3粘度(40℃)0.59mPa.S 0.75 mPa.S 1.9mPa.S 2.5mPa.S 0.65mPa.S 0.87mPa.S 0.74 mPa.S 介电常数 3.1c/v.m 2.8c/v.m 85.1c/v.m 65c/v.m 2.9c/v.m 2.8 c/v.m 2.9 c/v.m还原/氧化电位-3.0V/+3.2V -3.0/+3.2V外观无色透明液体透明液体无色针状或片状结晶,或白色结晶体无色透明/微黄色液体无色透明液体有水果香味无色透明液体无色透明液体特性有较强吸湿性,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,不溶于水Q/CH02–2003具有吸湿性,不溶于水,溶于醇、醚等有机溶剂。
材料的选择使用决定着电池性能,发展新型的材料对推进电池科技的发展是很重要的。
一方面需要发展具有高能量密度,快速放电和高稳定性的电极材料,另一方面就是研究安全可靠的电解液取代现有的有机电解液。
锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类。
其中,液态锂离子电池是指以Li+嵌入化合物为正负极的二次电池。
正极采用锂离子化合物LiCoO2,LiNiO2 或LiMn2O4 ,负极采用锂-碳层间化合物LixC6电解质为溶解有锂盐的LiPF6,LiAsF6等有机溶剂。
聚合物锂电池的正极和负极与液态锂离子电池相同,只是原来的液态电解质改为含有锂盐的凝胶聚合物电解质。
而目前主要开发的为后者。
电解质的种类(1)液态电解质电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大,它必须是化学稳定性能好,尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解,具有较高的离子导电率(> 10- 3s/cm ),而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。
由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂,所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。
但有机物离子导电率都不好,所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率。
目前锂离子电池主要是用液态电解质,其溶剂为无水有机物如EC(ethyl carbonate)、PC (propylene carbonate)、DMC(dimethyl carbonate)、EMC (Ethyl Methyl Carbonate)和采用混合溶剂,如EC+DMC 和PC+DMC 等。
导电盐有LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6 和LiOSO2CF3 ,它们导电率大小依次为LiAsF6> LiPF6> LiClO4>LiBF6> LiOSO2CF3。
LiClO4 因具有较高的氧化性容易出现爆炸等安全性问题, 一般只局限于实验研究中;LiAsF6 离子导电率较高易纯化且稳定性较好,但含有有毒As,使用受到限制;LiBF6 化学及热稳定性不好且导电率不高,LiOSO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用,较少使用;虽然LiPF6会发生分解反应,但具有较高的离子导电率,因此目前锂离子电池基本上是使用LiPF6。
锂电池电极芯的助溶剂
锂电池电极芯的助溶剂是指在电极制备过程中添加的一种溶剂,用于提高电极材料的溶解性和分散性,促进电极材料的均匀分散和涂覆。
常用的锂电池电极芯助溶剂包括以下几种:
1. 丁二酮(MEK):丁二酮是一种有机溶剂,具有良好的溶解性和挥发性,常用于溶解聚合物粘结剂和电解质添加剂,以促进电极材料的分散和涂覆。
2. 二甲基亚砜(DMSO):二甲基亚砜是一种极性有机溶剂,具有良好的溶解性和溶解度,常用于溶解锂盐和聚合物粘结剂,以提高电极材料的溶解性和电导率。
3. 乙二醇二甲醚(EGDME):乙二醇二甲醚是一种低粘度的有机溶剂,具有良好的溶解性和挥发性,常用于溶解锂盐和聚合物粘结剂,以促进电极材料的分散和涂覆。
4. 甲醇(MeOH):甲醇是一种常用的溶剂,具有较好的溶解性和挥发性,常用于溶解锂盐和聚合物粘结剂,以促进电极材料的分散和涂覆。
需要注意的是,助溶剂的选择应根据具体的电极材料和制备工艺来确定,以确保最佳的溶解性和分散性。
同时,助溶剂的使用量和溶解温度等因素也需要进行合理控制,以避免对电池性能产生不利影响。
锂电池中电解液含量(实用版)目录1.锂电池电解液的概述2.锂电池电解液的成分及其作用3.锂电池电解液的配制方法4.锂电池电解液的注意事项5.结论正文一、锂电池电解液的概述锂电池电解液是锂电池的重要组成部分,其主要作用是在电池的正负极之间传导离子,从而实现电池的充放电功能。
锂电池电解液通常由溶剂、盐和添加剂组成,其中溶剂负责溶解盐,盐则负责传导离子,添加剂则用于提高电解液的性能。
二、锂电池电解液的成分及其作用1.溶剂:锂电池电解液中的溶剂主要有 EC(碳酸乙烯酯)、DMC(二甲基碳酸酯)等,其作用是溶解盐,使盐能够在溶液中形成离子,从而实现电导。
2.盐:锂电池电解液中的盐主要有 LiClO4、LiPF6 等,其作用是在溶液中形成离子,并负责在电池的正负极之间传导离子。
3.添加剂:锂电池电解液中的添加剂主要有 LiBOB(双(三甲基硅氧基)锂)、LiDFOB(双(二甲基硅氧基)锂)等,其作用是提高电解液的稳定性、离子传导性能和耐电压性能。
三、锂电池电解液的配制方法1.将溶剂、盐和添加剂按一定比例混合在一起,搅拌均匀,即可得到锂电池电解液。
2.在配制过程中,需要注意以下几点:a.所有配料必须干燥,否则会影响电解液的性能;b.配制过程必须在干燥空气中进行,以防止电解液吸湿;c.配制好的电解液需要存放在密封的容器中,并存放在干燥处。
四、锂电池电解液的注意事项1.锂电池电解液是强碱性的,遇水分解,因此需要密封保存;2.锂电池电解液挥发后重新在人体的表面溶解后分解出氢氧化锂,可能使人不舒服,浓度较高时有可能损伤眼睛;3.锂电池电解液遇大量水时,可能由于快速分解放热而爆炸,因此需要特别注意安全。
五、结论锂电池电解液是锂电池中不可或缺的组成部分,其性能直接影响着锂电池的性能。
聚乙烯、聚丙烯微孔膜锂电池的电解液是电池的一个重要组成部分,对电池的性能有很大的影响。
在传统电池中,电解液均采用以水为溶剂的电解液体系。
但是,由于水的理论分解电压只有1.23V,即使考虑到氢或氧的过电位,以水为溶剂的电解液体系的电池的电压最高也只有2V左右(如铅酸蓄电池)。
锂电池电压高达3~4V,传统的水溶液体系显然已不再适应电池的需要,而必须采用非水电解液体系作为锂离子电池的电解液。
锂电池电解液主要采用能耐高电压而不分解的有机溶剂和电解质。
锂离子电池采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。
一般作为实用锂离子电池的有机电解液应该具备以下性能:(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,与电池内集流体和恬性物质不发生化学反应;(5)安全低毒,最好能够生物降解。
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,分子间作用力大,锂离于在其中移动速度慢。
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,因此,为获得具有高离子导电性的溶液,一般都采用PC+DEC,EC+DMC 等混合溶剂。
这些有机溶剂有一些味道,但总体来说,都是能符合欧盟的RoHS, REACH要求的,是毒害性很小、环保有好性的材料。
目前开发的无机阴离子导电盐主要有LiBF4,LiPF6,LiAsF6三大类,它们的电导率、热稳定性和耐氧化性次序如下:电导率:LiAsF6≥LiPF6>LiClO4>LiBF4热稳定性:LiAsF6>LiBF4>LiPF6耐氧化性:LiAsF6≥LiPF6≥LiBF4>LiClO4LiAsF6有非常高的电导率、稳定性和电池充电放电率,但由于砷的毒性限制了它的应用。
磷酸铁锂电解液成分1. 引言磷酸铁锂(LiFePO4)电池是一种具有高能量密度、长寿命和较高安全性能的锂离子电池。
其中,电解液是磷酸铁锂电池中至关重要的组成部分之一。
本文将详细介绍磷酸铁锂电解液的成分及其特点。
2. 电解液基本成分磷酸铁锂电解液的基本成分包括溶剂、盐类和添加剂。
2.1 溶剂常用的溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙碳酸甲脒(EMC)等。
这些溶剂具有较好的极性和稳定性,能够提供良好的离子传导性能。
2.2 盐类目前主要使用的盐类为锂盐,常见的有六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟磷酰亚胺锂(LiPF6)、氟硼酸锂(LiBF4)等。
这些盐类能够提供锂离子,以支持电池的正常运行。
2.3 添加剂添加剂在磷酸铁锂电解液中起到调节性能和改善电池性能的作用。
常见的添加剂包括以下几类:2.3.1 锂盐稳定剂锂盐稳定剂可以提高锂盐在溶液中的稳定性,防止其分解、水解或氧化。
常用的锂盐稳定剂有羧酸类、硫酸类、亚硝酸类等。
2.3.2 界面活性剂界面活性剂可以改善电解液与正负极材料之间的接触性能,降低界面电阻,提高离子传导速率。
常见的界面活性剂有磺酸类、烷基亚磷酸酯类等。
2.3.3 抗腐蚀剂抗腐蚀剂可以减少电池内部金属部件与电解液的反应,延长电池寿命。
典型的抗腐蚀剂包括乙二胺四乙醇胺(DETA)、硼酸等。
2.3.4 其他添加剂除了上述几类添加剂外,还有一些其他的添加剂,如抗氧化剂、阻燃剂等。
这些添加剂能够提高电池的安全性和抗老化性能。
3. 成分特点及影响因素磷酸铁锂电解液的成分及其相互作用对电池性能有着重要影响。
下面将详细介绍成分特点及其影响因素。
3.1 溶剂特点溶剂的选择直接影响到电解液的导电性能和稳定性。
较常用的DMC和DEC具有较高的极性,但在高温下会发生分解反应,导致电池容量衰减;EMC具有较低的挥发性和较好的热稳定性,但其极性相对较弱。
因此,在选择溶剂时需要兼顾其导电性能和稳定性。
3.2 盐类特点盐类是提供锂离子的源头,在电池中起到重要作用。
碳酸酯在锂电池电解液中的应用在锂离子电池电解液中,碳酸酯是非常常见的溶剂,从碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)到碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯,我们都非常熟悉了,连不那么常用的碳酸二丙酯(DPC),碳酸二苯酯(DPhC),碳酸二丁酯(DBC),碳酸丁烯酯(BC)等,也有人研究过。
但实际上,虽然它们的英文都是同一个carbonate,碳酸酯在化学行业的名气,远不如碳酸盐那么出名。
在中学化学中我们就学过:碳酸钙(石灰石),碳酸钠(苏打),碳酸氢铵(一种肥料),碳酸氢钠(小苏打)等碳酸盐,但一直到研究生毕业我在化学系呆了9年,都没有接触过碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯这些有机碳酸酯,所以第一次接触电解液的成分时,还很奇怪怎么会使用这么罕见的有机化合物来作为溶剂呢。
其实,碳酸酯并没有那么罕见,主要还是本人孤陋寡闻,学习生涯中没有使用过这些化合物--隔行如隔山,即使同是化学这个大学科的不同分支,有时专业的差异性也象是隔了座山一样。
碳酸酯并非很常见的溶剂,远不如酮类/醇类/羧酸酯类那么出名,因此,一般的化学辞典或有机化学教材上,对碳酸酯的介绍资料都是比较粗略的。
有些资料也不太准确,比如当年DEC的凝固点被错误的记载为-43℃,实际上应该是-73℃左右,这个错误在锂电电解液研究的过程中,被人们发现才纠正过来。
环状碳酸酯据我所知,国内的工业上应用,比较早的是碳酸丙烯酯,碳酸二甲酯和碳酸二乙酯。
碳酸丙烯酯因为溶解能力强、液态范围宽、稳定性好,在电化学研究中很早就得到了重视和应用,早期的锂一次电池中,就使用碳酸丙烯酯与醚类溶剂搭配,如PC+DME,或PC+DME+DOL,或PC+DME+THF等。
在一些电化学的非水体系中,也常常用到PC做为溶剂。
工业上,碳酸丙烯酯又被简称为“碳丙”,是一种比较常用的溶剂。
由于PC的优点和易于获取,锂离子电池的电解液研究,早期离不开PC这个溶剂。
PC是一种优点很明显的溶剂,化学稳定性比较高,精馏时也不容易分解. 它的沸点242℃,熔点-48.8℃, 液态范围高达290℃, 这是非常大的一个优点.无论冷热都能使用,对于溶剂来讲是非常难得的. 另外,PC的溶解性非常好, 能够溶解的物质多, 具有很好的通用性.同时PC 还无毒,价格低廉,等等.集很多优点于一身. PC还有一个很有意思的特点,它对CO2的溶解能力很强, 在25℃ 2.8个大气压下每升PC中可以溶解8.5升标准压力下的CO2,而且在压力上升时溶解度还迅速提高. 因此工业上用它来吸收混合气中的二氧化碳. 以前我就见过一个技术方案,在软包电池的制作过程中用二氧化碳作为保护气,电解液中含有PC时,注液之后二氧化碳被PC溶解吸收,软包电池的内部压力下降,铝塑膜就紧紧的贴在电池卷芯上了.这个构思就是充分利用了PC对二氧化碳的溶解能力强的特点.PC的缺点也不少,其中之一就是粘度相对于其它溶剂而言比较高,比如在这些溶剂中,PC的粘度是比较大的.这就导致了含PC高的电解液,虽然在低温下它不太容易凝结,但是粘乎乎(实际感觉没有那么夸张,但对锂离子迁移来说就是这样)的不利于锂离子的迁移(溶剂的低温粘度大大高于常温下的粘度,粘度可以看我的另一博文), 离子的迁移赶不上需要,造成较大的浓差极化,倍率性能就会比较差.这个也是实验证实了的.因此,一般在低温的电解液中,如果是小电流的应用,PC可以用,但一旦倍率较高,PC就得小心控制用量,否则性能很难看的.BTW,以上溶剂按粘度从低到高,大体上其倍率性能和低温性能也是从高到低的顺序.然而,研究中人们慢慢发现,在锂离子电池中,EC的表现比PC还要好,除了相对介电常数(EC 89)大于PC(PC 65)外,其做成电池的循环性能也比PC好,于是EC就慢慢发展起来了。