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電池電解液和電解質(zhì)的區(qū)別_電池電解液和電解質(zhì)的兩種形態(tài)

2020年04月16日 09:40 網(wǎng)絡整理 作者:網(wǎng)絡整理 用戶評論(0

  電池電解液和電解質(zhì)的區(qū)別

  電解質(zhì)和電解液不是一樣的,電解液包含電解質(zhì),因為電解質(zhì)是固態(tài),一般是指離子狀態(tài)的物質(zhì),電解液溶解在液態(tài)溶劑中形成了電解液,是指能導電的一種液體,會因為使用環(huán)境不同、物質(zhì)配方會不同,但是功能是一樣的,就是具有導電的功能。我們通常說的電解液或是電解質(zhì),主要分生物電解液或電解質(zhì)和電池電解液和電解質(zhì)。

  電解液實際是一種液體電解質(zhì),如果在電解液中加入單體,聚合后就可以得到固體電解質(zhì),即制得所謂的聚合物電解質(zhì),從而可以制造出所謂全固體聚合物鋰離子電池。一般鋰離子電池采用的電解質(zhì)是有機液體電解質(zhì),它由有機溶劑和導電鹽組成。電解液是電解質(zhì)的溶液,是電解質(zhì)溶于水形成的,電解質(zhì)一般是純凈物,而電解液是混合物。

  電解液作為鋰離子電池的重要組成部分,在正負極之間起著輸送離子傳導電流的作用,對電流的性能有很大的影響。電解液作為鋰離子電池中鋰離子的傳遞媒介直接與正負極材料接觸,選擇合適的電解液也是獲得高能量密度和功率密度、長循環(huán)壽命和安全性良好的鋰離子二次電池的關(guān)鍵。

  

  電池電解液和電解質(zhì)的兩種形態(tài)

  1)液態(tài)電解液和電解質(zhì)

  液態(tài)電解質(zhì),其溶劑為無水有機物,多數(shù)采用混合溶劑。常見的有機液體電解質(zhì)一般是1molL鋰鹽/混合碳酸脂溶劑構(gòu)成的體系。作為傳遞電荷與傳質(zhì)過程的介質(zhì),鋰離子電池適用的電解液通常應滿足以下幾方面的要求:

  A.在較寬的溫度范圍內(nèi)具有較高的電導率,最好達到(1~2)×10-3S/cm以上,鋰離子遷移數(shù)盡可能高;B.液態(tài)溫度范圍(液程)寬,至少在-20~80℃范圍內(nèi)為液體;C.化學穩(wěn)定性好,與電極活性物質(zhì)(如正、負極材抖)、集流體、隔膜等基本上不發(fā)生反應

  D.與電極材料的相容性好,能形成穩(wěn)定、有效的鈍化膜;

  E.電化學穩(wěn)定性好,分解電壓高,以減少電池的自放電和工作時電池內(nèi)壓的升高;F.閃點、燃點高,安全性好;G.環(huán)境友好性,分解產(chǎn)物對環(huán)境影響較小。

  上述要求是實現(xiàn)鋰離子電池低內(nèi)阻、長壽命和高安全性的重要保證。鋰鹽、有機溶劑的選擇和電解質(zhì)溶液的優(yōu)化決定著電池的循環(huán)效率、工作電壓、操作溫度和儲存期限等是開發(fā)鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)之一。從某種意義上說,鋰離子電池液體電解質(zhì)對電池性能具有決定性的作用。

  經(jīng)過幾十年的研究和實踐,鋰離子電池使用的電解液己基本成型,商品化的電解液一般選擇LiPF6作為鋰鹽,溶劑多為碳酸乙烯脂(EC)與碳酸二甲脂(DMC)或者碳酸二乙酯(DEC)構(gòu)成的混合溶劑。此外,還有少量基于特殊目的使用的電解液體系。這些電解液體系,支撐著鋰離子電池的商品化以及今后的研究和發(fā)展。

  2)固態(tài)或膠態(tài)電解液和電解質(zhì)

  使用固體電解質(zhì)可避免液態(tài)電解液漏夜的缺點,還可把電池作成更?。ê穸葍H為0.1mm),能量密度更高,體積更小的高能電池。破壞性實驗表明固態(tài)鋰離子電池使用安全性能很高,經(jīng)釘穿,加熱,短路和過充等破壞性實驗,液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池會發(fā)生漏夜、爆炸等安全性問題,而固態(tài)電池除內(nèi)溫略有升高外并無任何其它安全性問題出現(xiàn)。固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有良好的柔韌性、成膜性、穩(wěn)定性、成本低等特點,即可作為陰陽電極間隔膜用又可作為傳遞離子的電解質(zhì)用。

  固體聚合物電解質(zhì)一般可分為干性固體聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)。固體聚合物電解質(zhì)主要還是基于聚氧化乙烯,其缺點是離子導電率較低,在固體聚合物電解質(zhì)中離子傳導主要是發(fā)生在無定性區(qū),借助聚合物鏈的移動進行遷移。聚氧化乙烯容易結(jié)晶是由于其分子鏈的高規(guī)整性,而晶形化會降低離子導電率。

  因此要想提高離子導電率一方面可通過降低聚合物的結(jié)晶度,提高鏈的可移動性,另一方面可通過提高導電鹽在聚合物中的溶解度。利用接枝、嵌段、交聯(lián)、共聚等手段來破壞高聚物的結(jié)晶性能,可明顯的提高其離子導電率。此外加入無機復合鹽也能提高離子導電率。在固體聚合物電解質(zhì)中加入介電常數(shù)低相對分子質(zhì)量的液態(tài)有機溶劑則可大大提高導電鹽的溶解度,所構(gòu)成的電解質(zhì)即為凝膠聚合物電解質(zhì),它在室溫下具有很高的離子導電率,但在使用過程中會發(fā)生析液而失敗。凝膠聚合物鋰離子電池已經(jīng)商品化。

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( 發(fā)表人:陳翠 )

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