锂离子电池电解液.pptVIP

锂离子电池的电解液 锂离子电池的电解液 有机电解液是由有机溶剂和电解质锂盐组成的非水液体电解质，用于锂离子电池体系的液态有机电解质，首先应满足： A 锂离子电导率高，在较宽的温度范围内电导率在3×10-3~2×10-2S/cm; B 电化学窗口宽，即在较宽的电压范围内稳定(对于锂离子电池而言，要稳定在4.5V)而不发生分解反应，即具有良好的氧化稳定性。 D 化学稳定高，即与电池体系的电极材料如正极、负极、集流体、隔膜、胶黏剂等基本不发生反应； E 在较宽的温度范围内保证成液态，一般希望温度范围为-40~+70oC F 对离子具有较好的溶剂化性能； G 没有毒性，蒸气压低，使用安全； H 能尽量促进电极可逆反应的进行，与电极之间有良好的相容性； I 制备容易、成本低。 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 s/cm )，而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。 导电盐有L iClO4、LiPF6、LiBF6、LiA sF6 和LiOSO2CF3,它们导电率大小依次为LiAsF6 LiPF6 LiClO4LiBF6 LiOSO 2CF3。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，但含有有毒的As，使用受到限制； LiBF6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LiPF6。目前商用锂离子电池所用的电解液大部分采用LiPF6的EC2DMC，它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。 固体电解液 用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量，其理论容量高达3862mAh·g-1，是石墨材料的十几倍，价格也较低，被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料，但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长，使得金属锂用作阳极材料成为可能。此外使用固体电解质可避免液态电解液漏液的缺点，还可把电池做成更薄(厚度仅为0.1mm)、能量密度更高、体积更小的高能电池。 固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性、成本低等特点，既可作为正负电极间隔膜用又可作为传递离子的电解质用。 固体聚合物电解质一般可分为干形固体聚合物电解质(SPE)和凝胶聚合物电解质(GPE)。SPE固体聚合物电解质主要还是基于聚氧化乙烯(PEO)，其缺点是离子导电率较低，在100℃下只能达到10-40cm。 在固体聚合物电解质中加入高介电常数低相对分子质量的液态有机溶剂如PC则可大大提高导电盐的溶解度，所构成的电解质即为GPE凝胶聚合物电解质，它在室温下具有很高的离子导电率，但在使用过程中会发生析液而失效。凝胶聚合物锂离子电池已经商品化。 凝胶型电解质 凝胶型聚合物电解质主要成分和液态有机电解质基本相同，只是将液态有机电解质吸附在凝胶状的聚合物基质上，因此除了需具备以上条件外，还应具备与电极活性物质之间的粘接性好、所有的溶剂均固定在聚合物基体中，不存在自由有机溶剂，以保证不发生漏液、弯曲性能好机械强度大等特点。 动力锂离子电池的组装过程 （1）制浆 用专门的溶剂和粘贴剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质，正极材料的黏度一般为5000～12000cP（1cP=10-3Pa·s），负极浆料一般为1500～5500cP。组成浆料的原材料密度和颗粒粒度不同，而且又是固液混合，搅拌起来难度较大，一般采用行星式真空高速搅拌来实现。 （2）涂布 将制成的浆料均匀地涂覆在集流体的表面，烘干去除溶剂，分别制成正极极片和负极极片。锂离子电池通常采用的涂布方式有挤出涂布、转移拷贝涂布和刮刀涂布， （3）装配 按正极片－隔膜－负极片－隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕制成电池极芯，再经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。 4） 化成 用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。 动力离子蓄电池电性能的分析测试  充放电测试 恒流充放电测试(CD)是检测样品电化学性能最直接的方法，电池在充放电循环中的充放电容量、电流倍率特性、充放电效率和循环稳定性等等均可通过充放电测试得到。由于金属锂负极(3860mAh/g)相对于一般的正极材料大大过量，所以仪器测出的正极材料容量即为电池的整体容量。 电极材料比容量C(specific capacity，mAh/g)又称容量密度，是衡量其充放电能力最常用的指标