锂离子电池电解液简介

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1、东莞轩航电子有限公司Dongguan ShineHong Electronics Co .，LTD.ADD：中国广东省东莞市长安镇长盛社区荟萃街33号金秋楼501室锂离子电池电解液简介一、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。有机溶剂是电解液的主体部分，与电解液的性能密切相关，一般用高介电常数溶剂 与低粘度溶剂混合使用；常用

2、电解质锂盐有高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等，但 从成本、安全性等多方面考虑，六氟磷酸锂是商业化锂离子电池采用的主要电解质；添 加剂的使用尚未商品化，但一直是有机电解液的研究热点之一。二、电解液组成2.1有机溶剂有机溶剂是电解液的主体部分，电解液的性能与溶剂的性能密切相关。锂离子电池 电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲 乙酯(EMC)等，一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等主要用于锂一次电池 的溶剂。PC用于二次电池，与锂离子电池的石墨负极相容性很差，充放电过程中，PC 在石墨负极表面发生分解，同时引起石墨层的剥落，造

3、成电池的循环性能下降。但在EC 或EC+DMC复合电解液中能建立起稳定的SEI膜。通常认为，EC与一种链状碳酸酯的混 合溶剂是锂离子电池优良的电解液，如EC+DMC、EC+DEC等。相同的电解质锂盐，如LiPF6 或者LiC104, PC+DME体系对于中间相炭微球C-MCMB材料总是表现出最差的充放电性能 (相对于EC+DEC、EC+DMC体系)。但并不绝对，当PC与相关的添加剂用于锂离子电池， 有利于提高电池的低温性能。2.2电解质锂盐LiPF6是最常用的电解质锂盐，是未来锂盐发展的方向。尽管实验室里也有用 LiClO4,、LiAsF6等作电解质，但因为使用LiC104的电池高温性能不好，

4、再加之LiCl04 本身受撞击容易爆炸，又是一种强氧化剂，用于电池中安全性不好，不适合锂离子电池 的工业化大规模使用。2.3添加剂添加剂的种类繁多，不同的锂离子电池生产厂家对电池的用途、性能要求不一，所 选择的添加剂的侧重点也存在差异。一般来说，所用的添加剂主要有三方面的作用：(1) 改善SEI膜的性能(2) 降低电解液中的微量水和HF酸(3) 防止过充电、过放电三、锂离子电池电解液种类3.1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东莞轩航电子有限公司Dongguan ShineHong Electronics Co., LTD.ADD：中国广东省东莞

5、市长安镇长盛社区荟萃街33号金秋楼501室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。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、PC、DMC、DEC，多数 采用混合溶剂，如EC/DMC和PC/DMC等。导电盐有LiClO 4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6 等，它们导电率大小依次为LiAsF6

6、LiPF6 LiClO 4LiBF& 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，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。目前商用锂离子电池所用的电解液大部分采用LiPF6的EC/DMC， 它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。3. 2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

7、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。破坏性实验表明固 态锂离子电池使用安全性能很高，经钉穿、加热(200C)、短路和过充(600%)等破坏 性实验，液态电解质锂离子电池会发生漏液、爆炸等安全性问题，而固态电池除内温略 有升高外(20C)并无任何其它安全性问题出现。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

8、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100C下只能达到10-40cm。在SPE中离子传导主要是发生在无定形区，借助聚 合物链的移动进行传递迁移。此外加入无机复合盐也能提高离子导电率。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。四、锂离子电池电解液具备条件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10-32* 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05V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。(6) 适合的溶剂需其介电常数高，粘度小。