鋰電池電解液的具體解析

有機溶劑是電解液的主體部分，電解液的性能與溶劑的性能密切相關。鋰電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯（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）等緊要用于鋰一次電池的溶劑。PC用于二次電池，與鋰電池的石墨負極相容性很差，充放電過程中，PC在石墨負極表面發生分析，同時引起石墨層的剝落，造成電池的循環性能下降。但在EC或EC+DMC復合電解液中能建立起穩定的SEI膜。通常認為，EC與一種鏈狀碳酸酯的混合溶劑是鋰電池優良的電解液，如EC+DMC、EC+DEC等。相同的電解質鋰鹽，如LiPF6或者LiC1O4，PC+DME體系關于中間相炭微球C-MCMB材料總是表現出最差的充放電性能（相關于EC+DEC、EC+DMC體系）。但并不絕對，當PC與相關的添加劑用于鋰電池，有利于提高電池的低溫性能。

有機溶劑在使用前非得嚴格控制質量，如要求純度在99.9%以上，水分含量非得達到10*l0-6以下。溶劑的純度與穩定電壓之間有密切聯系純度達標的有機溶劑的氧化電位在5V左右，有機溶劑的氧化電位關于研究戒備電池過充、安全性有很大意義。嚴格控制有機溶劑的水分，關于配制合格電解液有著決定性影響。水分降至10*l0-6之下，能降低LiPF6的分析、減緩SEI膜的分析、戒備氣漲等。利用分子篩吸附、常壓或減壓精餾、通入惰性氣體的辦法，可以使水分含量達到要求。

1.2電解質鋰鹽

LiPF6是最常用的電解質鋰鹽，是將來鋰鹽發展的方向。盡管試驗室里也有用LiClO4、LiAsF6等作電解質，但因為使用LiClO4的電池高溫性能不好，再加之LiClO4本身受撞擊容易爆炸，又是一種強氧化劑，用于電池中安全性不好，不適合鋰電池的工業化大規模使用。

LiPF6對負極穩定，放電容量大，電導率高，內阻小，充放電速度快，但對水分和HF酸極其敏感，易于發生反應，只能在干燥氣氛中操作（如環境水分小于20*10的手套箱內），且不耐高溫，80℃～100℃發生分析反應，生成五氟化磷和氟化鋰，提純困難，因此配制電解液時應控制LiPF6溶解放熱導致的自分析及溶劑的熱分析。國內加工的LiPF6百分含量一般能夠達標，但是HF酸含量太高，無法筆直用于配制電解液，須經提純。過去LiPF6依靠進口，但今朝國內有一些廠家也能供應質量好的產品，如汕頭市金光高科有限公司、天津化工設計研究院、山東肥城市興泰化廠等。國外加工的LiPF6質量較好，配制成電解液，水分和HF酸含量穩定，電解液不會變粘發紅。

1.3添加劑

添加劑的種類繁多，不同的鋰電池加工廠家對電池的用途、性能要求不一，所選擇的添加劑的側重點也存在差異。一般來說，所用的添加劑緊要有三方面的用途：

（1）電解液中加入苯甲醚改善SEI膜的性能

在鋰電池電解液中加入苯甲醚或其鹵代衍生物，能夠改善電池的循環性能，減少電池的不可逆容量損失。

（2）加入金屬氧化物降低電解液中的微量水和HF酸

如前所述，鋰電池對電解液中的水和酸要求非常嚴格。碳化二亞胺類化合物能阻止LiPF6水解成酸，另外，一些金屬氧化物如Al2O3、MgO、BaO、Li2CO3、CaCO3等被用來清除HF。但是相關于LiPF6的水解而言除酸速度太慢，而且難于濾除干凈。在鋰電池電解液中Li、P、F三種元素含量總和為96.3%，其他緊要雜質元素Fe、K、Na、CI、A1等含量總和為0.055%。

（3）戒備過充電、過放電

電池加工廠家對電池耐過充放性能的要求非常急切。傳統防過充電通過電池內部的保護電路，今朝希望向電解液中加入添加劑，如聯苯類、咔唑類等化合物，該類化合物正處于研究階段。

2鋰電池電解液需具備條件

鋰電池采用的電解液是在有機溶劑中溶有電解質鋰鹽的離子型導體。一般作為實用鋰電池的有機電解液應當具備以下性能：

（1）離子電導率高，一般應達到10-3～2*10-3S/cm；鋰離子遷移數應接近于1；

（2）電化學穩定的電位范圍寬；非得有0～5V的電化學穩定窗口；

（3）熱穩定好，使用溫度范圍寬；

（4）化學性能穩定，與電池內集流體和活性物質不發生化學反應；

（5）安全低毒，最好能夠生物降解。

適合的溶劑需其介電常數高，粘度小，常用的有烷基碳酸鹽如PC、EC等極性強，介電常數高，但粘度大，分子間用途力大，鋰離子在其中移動速度慢。而線性酯，如DMC（二甲基碳酸鹽）、DEC（二乙基碳酸鹽）等粘度低，但介電常數也低，因此，為獲得具有高離子導電性的溶液，一般都采用PC+DEC，EC+DMC等混合溶劑。這些有機溶劑有一些味道，但總體來說，都是能符合歐盟的RoHS,REACH要求的，是毒害性很小、環保有好性的材料。

LiAsF6有非常高的電導率、穩定性和電池充電放電率，但由于砷的毒性限制了它的使用，目前最常用的是LiPF6。

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