鋰電池電解液配方和鋰離子電解液添加劑介紹

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-04-30 11:36  瀏覽量：次

　　鋰電池電解液配方和鋰離子電解液添加劑介紹。鋰電池電解液包括三大塊—有機(jī)溶劑、鋰鹽、添加劑，目前我國(guó)溶劑的生產(chǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足現(xiàn)有電池的需求，但是隨著鋰電池能量密度、安全密度、一致性的提高，容量還有待進(jìn)一步開發(fā)。

　　鋰電池逐漸取代鎳氫鎳鎘等電池，在移動(dòng)電源領(lǐng)域迅速普及，這是因?yàn)榱姿徼F鋰電池因成本低、高穩(wěn)定性，但由于磷酸鐵鋰的本征電導(dǎo)率低和鋰離子在固相擴(kuò)散系數(shù)低，在低溫運(yùn)行時(shí)性能較差，因此改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的方法除了和正負(fù)極材料有關(guān)外，還有一個(gè)重要的方向—電解液。

　　鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體，主要是由高純度的有機(jī)類溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料組成的，電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。

　　鋰電池電解液常見的成分有碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸鋰、五氟化磷、氫氟酸等，其中高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好，有爆炸的危險(xiǎn)，日本和美國(guó)已禁止使用。而用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，適用性強(qiáng)，廢棄電池的處理工作相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好等特點(diǎn)。

　　鋰電池電解液配方

　　1、將碳酸乙烯酯用氯氣氯化合成了氯代碳酸乙烯酯，然后用三乙胺做縛酸劑脫去氯化氫，制得碳酸亞乙烯酯。氯化反應(yīng)在無(wú)溶劑條件下進(jìn)行，消去反應(yīng)以常用作電解液溶劑的碳酸二甲酯為溶劑，可以防止溶劑的殘留造成對(duì)添加劑的不良影響，同時(shí)選擇2，3，4-三叔丁基苯酚做阻聚劑，兩步反應(yīng)收率75.0％，比文獻(xiàn)值高。

　　2、用無(wú)水KF與氯代碳酸乙烯酯反應(yīng)制備氟代碳酸乙烯酯，安全成本降低，生產(chǎn)工藝易于控制，以PEG．800為催化劑，單步收率82.5％。

　　3、將1，3-丙烷磺內(nèi)酯用氯氣氯化合成了2-氯-1，3-丙烷磺內(nèi)脂，然后用三乙胺做縛酸劑脫去氯化氫，制得1，3-丙烷磺內(nèi)酯，與文獻(xiàn)相比，反應(yīng)路線大大縮短，兩步反應(yīng)收率72.7％。

　　鋰離子電池電解液添加劑

　　1、含硼添加劑

　　含硼化合物經(jīng)常作為添加劑應(yīng)用到不同正極材料的鋰離子電池中，在電池循環(huán)過(guò)程中，很多含硼化合物會(huì)在正極表面形成保護(hù)膜，來(lái)穩(wěn)定電極/電解液之間的界面，從而提高鋰電池性能。

　　2、有機(jī)磷添加劑

　　除了亞磷酸酯類添加劑，目前所用的有機(jī)磷類添加劑還包括磷酸酯類化合物。XIA等將三烯丙基磷酸酯(TAP)添加劑應(yīng)用到Li[Ni0.42Mn0.42Co0.16]O2(NMC442)石墨全電池中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)有TAP存在時(shí)會(huì)顯著提高庫(kù)侖效率，長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)后，仍然具有很高的容量保持。

　　3、碳酸酯類添加劑

　　含氟皖基(PFA)化合物具有很高的電化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)具備疏水性與疏油性的特性，當(dāng)PFA添加到有機(jī)溶劑中，疏溶劑的PFA會(huì)凝聚到一起形成膠團(tuán)。鋰電池在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)過(guò)程中性能明顯提高，這主要是因?yàn)樘砑觿┰谘h(huán)過(guò)程中形成了雙層的鈍化膜，同時(shí)減少電極表面的降解與電解液的氧化分解。

　　解液由電解質(zhì)鋰鹽、高純度的有機(jī)溶劑和必要的添加劑等原料組成，對(duì)電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性能等至關(guān)重要。電解液占鋰電池成本為5-15%，產(chǎn)品毛利率在25-30%。電解質(zhì)鋰鹽主要是六氟磷酸鋰，占電解液的成本40%。從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)看，隨著國(guó)產(chǎn)六氟磷酸鋰產(chǎn)品品質(zhì)及一致性的提升，出口比例將大幅增加。

　　以上就是鋰電池電解液配方和鋰離子電解液添加劑介紹，由于鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，形形色色的鋰電池對(duì)其電解液的要求也必然有所不同。