電解液是鋰離子電池四大關(guān)鍵材料(四大關(guān)鍵材料包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜)之一。
在電池充放電過程中,電解液承擔(dān)著傳輸鋰離子的功能。同時(shí),電解液必須具備電子絕緣性,能阻隔極片發(fā)生短路。電解液如同離子電池中的”血液“,連接著正負(fù)極主材,以保障鋰離子電池充放電過程的正常工作。
1、電解液的特性
電解液需要具備以下六個(gè)方面的特性:
(1)具有較高的離子電導(dǎo)率,但對(duì)于電子是絕緣體。對(duì)離子的電導(dǎo)率一般處于1×10-3~2×10-3S/cm之間。
(2)化學(xué)穩(wěn)定性高,保證鋰離子電池的壽命與可靠性。除了自身穩(wěn)定不易分解外,還應(yīng)與接觸的組件均不發(fā)生化學(xué)腐蝕反應(yīng),接觸的組件包括:正負(fù)極極片、隔膜、銅鋁箔材、殼體、銅鎳極耳(根據(jù)百度百科:電池中將正負(fù)極引出的金屬導(dǎo)電體)、膠紙(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料:主要作用是用于電池的固定),以保證鋰離子電池的壽命與可靠性。
圖片來源:學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》
(3)熱穩(wěn)定性好。電解液需具有較高的沸點(diǎn)和較低的熔點(diǎn),以具有較寬的工作溫度范圍,增強(qiáng)鋰離子電池的適應(yīng)性。
(4)電化學(xué)穩(wěn)定性好,電解液穩(wěn)定下的電壓窗口寬。電壓窗口即電解液發(fā)生氧化還原反應(yīng)的電位之差。電化學(xué)窗口(個(gè)人理解:電壓窗口)越寬說明電解液電化學(xué)穩(wěn)定性越好。
(5)電解液成分需滿足無毒、安全、環(huán)保的要求。
(6)電解液成本相對(duì)低廉,能適應(yīng)大規(guī)模制造的需要。
2、電解液的分類
根據(jù)室溫下電解液的狀態(tài),電解液可分類為液態(tài)、固態(tài)、固液復(fù)合態(tài)。一般液態(tài)被稱為電解液,固態(tài)和固液復(fù)合態(tài)被稱為電解質(zhì)。
圖片來源:學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》
液體形態(tài)的小分子溶劑,是目前商業(yè)化鋰離子電池中使用最多(個(gè)人理解:使用頻率最高)的電解液,對(duì)正負(fù)極極片具有較好的浸潤(rùn)效果。但由于電解液(個(gè)人理解:液體形態(tài)的小分子溶劑)較低的沸點(diǎn)和燃點(diǎn),導(dǎo)致鋰離子電池在濫用狀態(tài)下,存在發(fā)生燃燒和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
隨著對(duì)電動(dòng)汽車中鋰離子電池安全性能要求的不斷提高,固態(tài)和固液復(fù)合態(tài)電解質(zhì)或有較大的發(fā)展空間。
3、電解液的組成
已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池中,電解液的主要組分包括:高純度的有機(jī)溶劑、鋰鹽、必要的添加劑。三種組分分別承擔(dān)不同的功能。
其中,鋰鹽是鋰離子輸運(yùn)的主體,有機(jī)溶劑是溶解分散和承載鋰鹽的載體,添加劑的主要功能是改善鋰離子電池電化學(xué)性能和安全性能。
圖片來源:學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》
電解液的組分在較大程度上決定著鋰離子電池的性能,包括能量密度、功率密度、安全、循環(huán)存儲(chǔ)壽命、高溫脹氣等。因此,鋰離子電池的電解液配方一直被視為重要的商業(yè)機(jī)密。
審核編輯:劉清
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