锂离子电池具有高比能量、高比功率、高转换率、长寿命、无污染等优点,得到了快速普及,其应用逐步从便携式电子产品和通讯工具转向动力型电源领域,锂电池行业具备良好发展态势,2019年锂离子电池的产能已达到了198gwh,预计到2030年,产能将达到3392gwh,增长近17倍。随着科学技术和应用领域的拓展,对锂离子电池的能量密度和循环性能提出了更高的要求,提高材料的工作电压或是开发高电压的正极材料可以提高锂离子电池的能量密度,因此发展高电压电池以提高能量密度势在必行。然而电解液中本质上就含有一定的h2o,电解液中的锂盐会与h2o反应生成hf,而在高电压下,hf对正极的侵蚀较为严重,导致活性物质损失,表现为容量损失,同时会导致过渡金属离子的溶解,过渡金属离子迁移至负极,破坏负极的界面膜,引起阻抗增加,此外hf侵蚀正极后会重新生成h2o。电解液电解液对电池的影响?福建锂离子电池电解液
例如锂离子二次电池的情况下,初充电时在负极中嵌入锂阳离子时,负极与锂阳离子、或负极与非水溶剂发生反应,在负极表面上形成以氧化锂、碳酸锂、烷基碳酸锂为主成分的覆膜。该电极表面上的覆膜被称为固体电解质界面膜(solidelectrolyteinterface(sei)),抑制非水溶剂的进一步的还原分解,抑制电池性能的劣化等其性质对电池性能产生较大影响。另外,作为正极,通常使用有licoo2、linio2、、limn2o4、limno2等锂与过渡金属的复合氧化物,同样地,在正极表面上也形成分解物所产生的覆膜,已知其也抑制溶剂的氧化分解,发挥抑制电池内部的气体发生等之类的重要的作用。为了改善以循环特性、低温特性等为**的电池特性,重要的是,形成离子传导性高、且电子传导性低的稳定的sei,在电解液中加入少量(通常为%以上且10质量%以下)的被称为添加剂的化合物,从而积极地进行了形成良好的sei的尝试。例如,专利文献1中,碳酸亚乙烯酯(以下记作vc)作为形成有效的sei的添加剂使用,专利文献2中,以1,3-丙烯磺内酯为**的不饱和环状磺酸酯作为形成有效的sei的添加剂利用,专利文献3中,双乙二酸硼酸锂(以下libob)作为形成有效的sei的添加剂利用,专利文献4中。福建锂离子电池电解液锂电池电解液主要成分;
传统电解液存在问题电解液是电池中的重要组成部分,作为正负极材料的桥梁,在传导电流等方面起着不可或缺的作用。商业化锂离子电池电解液一般由碳酸酯类有机溶剂及六氟磷酸锂(LiPF6)组成,EC是其必不可少的一种溶剂,由于其介电常数高,溶解锂盐的能力强,通常也会加入低粘度的DMC、DEC、EMC等作为共溶剂,以提高锂离子迁移速率。但传统电解液通常在工作电压大于时,会发生分解,这是由于常用的有机碳酸酯类溶剂,如链状碳酸酯DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、DEC(碳酸二乙酯),以及环状碳酸酯PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)等在高电压下不能稳定存在。因为它们的氧化电位较低,高电压下会发生氧化分解,所以会使得锂离子电池性能降低。常规电解液已不能满足高电压锂离子电池的需求,因此开发高电压电解液至关重要。
混合电解液的制备方法很简单,向常规电解液中直接混入一定浓度的硅烷-Al2O3即可。硅烷-Al2O3是商业化的产品,可以直接购买到,表面的烷基化处理可以提高Al2O3在电解液中的分散度。如图1a所示,当硅烷-Al2O3添加量为5%时混合电解液呈浆料装,添加量为10%时电解液呈半固态状。电解液的离子电导率和锂离子的离子迁移数是电解液的两项重要指标。如图1c所示,得益于Al2O3是路易斯酸有助于LiPF6解离,混合电解液的锂离子迁移数是常规电解液的两倍多。如图1d所示,三种电解液的离子电导率均随温度上升而增加,SSE-5的离子电导率同常规电解液几乎相同,SSE-10略有降低。图2.常规电解液、SSE-5和SSE-10三种电解液的自熄灭值对比。前文提到过,电解液中添加硅烷-Al2O3的主要目的是提升电池的安全性。在确认三种电解液的电化学稳定性后,作者对电解液的自熄灭值进行了对比研究。如图2所示,常规电解液、SSE-5和SSE-10的自熄灭值分别为、s/g和s/g,意味着SSE-5和SSE-10两种混合电解液的可燃性较常规电解液分别降低了68%和79%,可被认为是阻燃电解液。对于SSE-5和SSE-10具有阻燃效果的原因,作者认为是Al2O3表面的烷基热分解产生的SiO2起到了隔热的效果。电解液中含有水对锂电池的影响?
由于锂电池发展迅速,对六氟磷酸锂需求量大幅增加。于是又有一批企业看好六氟磷酸锂产品,并开始进入这一领域,像多氟多、九九久等企业结合外部引进技术与企业研究开发相结合,相继实现了六氟磷酸锂量产。随着全球对能源需求的大幅度增加,各国**对能源危机的意识越来越强烈,于是各自都制定了新能源发展政策,通过开发新能源与节能相结合,以解决未来的能源危机。电动汽车作为全球汽车行业的发展趋势,在未来几年必将迅猛发展,所以作为动力电池必需品的六氟磷酸锂电解液产品市场潜力巨大。因此,国内企业频频发力六氟磷酸锂领域,以期夺得**地位。然而,随着六氟磷酸锂供给的增加,电解液产能也严重过剩,价格战兴起,毛利率下跌。电解液及**材料生产企业均面临严峻挑战。在此背景下,笔者认为,这些企业需密切关注锂电池发展方向,继续加强与电池公司的密切合作,开发适应锂电池所需要的高性能电解液,如高电压电解液、凝胶聚合物电解液、动力电池电解液等。锂硫电池电解液的种类;福建锂离子电池电解液
电池电解液盐的浓度越高越好吗?福建锂离子电池电解液
LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚酰胺锂)锂盐热稳定性优异,但通常会腐蚀铝箔。为解决这一问题,Matsumoto等将LiTFSI锂盐浓度提高,配制了LiTFSIm(EC)∶m(DEC)=3:7电解液,使用铝工作电极时其电化学窗口达到了。通过分析得到由于在高浓度电解液中,铝箔表面形成一层氟化锂LiF钝化层,成功抑制了铝箔的腐蚀。Wang等研究了高浓度的LiN(SO2F)2(LiFSA)/碳酸二甲酯(DMC)电解液体系,其可形成三维网络状结构,从而在5V电压条件下有效阻止过渡金属和铝的溶解,高电压石墨C/。在10mol/LLiFSI-DMC高浓度电解液中,由于其可形成含氟量较高的界面保护层,在充电电压达到,经过100次循环后,Li/NMC622电池保持了86%的初始放电容量。高浓度电解液具有高的抗氧化还原性,高载流子密度,可抑制铝箔腐蚀,热稳定性好等优点,具有应用于高电压电解液的潜力。然而其也存在不足,如电导率较低、成本较高等,如何提高电导率,降低成本,是推动高浓度电解液实用化进程的关键。加入高电压添加剂通常,高电压电解液添加剂主要用来在正极表面成膜,添加剂与电解液溶剂相比,有较低的氧化电位,高压下能够优先分解形成正极保护膜,减少了电解液与电极的接触(图1),抑制电解液的氧化分解及其寄生反应。福建锂离子电池电解液
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