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电解液知识培训 梁百胜 2011.06.24 # 倍特力 # 专业充电电池生产商 主营产品：数码相机电池，无绳电话电池，手电筒电池，收音机电池，蓝牙电池，MID电池，移动DVD电池，锂电池，聚合物电池，镍氢电池，镍锌电池，低自放电电池，高温电池 ,欢迎联系. 网址： Q Q：530927668 电解液知识讲座 一、溶剂 二、电解质锂盐 三、添加剂 四、电解液与电池电化学性能关系 1、溶剂的一些基本性能 介电常数：锂离子电池中使用的有机溶剂多以极性非质子溶剂为主,该溶剂不与锂反应,为保证锂盐的溶解和离子传导,溶剂必须有足够大的极性,只有介电常数足够高的溶剂,才能降低正负离子之间强烈的静电吸引作用,使离子对能离解为溶剂化的自由离子。极性可由介电常数或偶极矩表示,这些影响溶剂与溶质之间的静电作用。 闪点：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，把发生闪燃的最地温度叫做闪点。从消防观点来说，液体闪点就是可能引起火灾的最低温度。 1.1溶剂选择 作为最佳电解液溶剂，必须尽可能满足下列要求。 ⑴熔点低、沸点高、蒸汽压低，从而使工作温度范围宽 ⑵相对介电常数高，黏度低，从而使电导率高。 但是上述的两个方面基本是相互冲突的。如EC、PC沸点越高，黏度就越大。所以电解液通常就采用混合溶剂来弥补各组分的缺点。像EC、PC极性高，相对介电常数大，黏度大的溶剂，就和DEC、DMC、EMC等极性小、相对介电常数低、黏度小的溶剂混合。 2、典型几种溶剂 一、碳酸酯主要包括： 1、环状碳酸酯：碳酸乙烯酯( EC) 、碳酸丙烯酯(PC) 等 2、链状碳酸酯： (碳酸二甲酯(DMC) 、碳酸二乙酯(DEC) 、碳酸甲乙酯( EMC) 等。 碳酸丙烯酯( PC) 碳酸丙烯酯( PC) 较早的使用在商业电池中。与二甲氧基乙烷(DME) 等量混合仍是一次锂电池的代表性溶剂。PC用于二次电池与电池负极相溶性较差，在碳负极形成SEI 膜(固体电解质膜) 之前,随着锂共插入石墨层,导致石墨层发生剥离,循环性能下降。 碳酸乙烯酯( EC) 碳酸乙烯酯( EC),由于其在高度石墨化碳材料表面不发生分解及良好的成膜作用,因此绝大部分液体电解液均以其为主成分。EC 在常温下是固态(熔点37 ℃) ,必须加入其它溶剂提高低温使用范围。 链状碳酸酯 链状碳酸酯,往往是低黏度、低介电常数。除含有甲氧基的少数几种可以在电解液中单独使用外,其余大部分作为共溶剂与环碳酸酯配合使用 。 二、电解质锂盐 合适的电解质锂盐必须具有以下条件： 1、热稳定性好，不易发生分解； 2、溶液的离子电导率高； 3、化学稳定性好，既不与溶剂、电极材料发生反应。 4、电化学稳定性好，阴离子的氧化电位高而还原电位低，具有较宽的化学窗口。 5、分子量低，在适当的溶剂中具有较好的溶解性； 6、使锂在正、负极材料中的嵌入量高和可逆性好等； 7、成本低等 无机锂盐 无机阴离子锂盐主要包括LiClO4 、LiBF4 、 LiPF6 、LiAsF6 。LiClO4 是一种强氧化剂,加入有机溶剂中容易发生爆炸,出于安全考虑,在工业上不使用,仍作为实验室研究用。LiAsF6 不易分解，但由于砷毒性问题而被限制使用。 LiBF4导电性能及循环差，而不被应用。 LiPF6易吸水，不稳定，在溶液中分解产生微量LIF及PF5，但由于其电导率高，在商业上广泛应用。  有机电解质锂盐 有机电解质锂盐的研究主要是希望增加阴离子的大小，将阴离子的电荷进行离域化，从而降低晶格能，减少离子间的相互作用力，提高溶解性和电导率。 含F有机锂盐： LiPF6的含F烷基取代物、三氟甲基磺酸锂、 二（三氟甲基磺酰）锂[LiN（CF3SO2）2]及其类似物等。 有机硼酸酯锂盐： 二（苯邻二酚）硼酸酯锂 双-草酸硼酸酯锂（LiBOB )等 从锂盐的发展来看,阴离子半径增大是一个趋势。优点在于半径增大,晶格能减小,正、负离子间作用力减弱,由离子键为主过渡到以共价键为主,有易溶解倾向。 双-草酸硼酸酯锂 LiBOB锂盐特点：稳定性比较高，其分解温度为302℃，在EC、PC等溶剂中溶解性比较好， 室温电导率可达8-9×10-3S/cm。初步研究表明对正极和负极都稳定，与LiPF6的同类电解质相比，第1次充放电过程中不可逆容量降低，高温下（50℃和70℃）的循环性能要优越得多，形成的钝化膜更加有利于逆制石墨的剥离。适用于锰和铁系材料的正极，不适用于氧化钴锂正极材料。 缺点：较能提纯。 三、电解液添加剂 1、成膜添加剂