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锂离子电池电解液种类及特点简介

2021-04-07 来源:转载自第三方

电解液是锂离子电池的重要组成部分,是锂离子电池的“血液”。它是锂离子电池在工作过程中Li+传输的介质,由有机溶剂、电解质锂盐、添加剂构成。

电解质锂盐是电解液的关键组分,其理化性能的优劣对电解液性能有重要的影响,根据锂盐中阴离子的中心原子不同,可以将常见的锂盐分为以下几类:

1. 以P为中心原子的磷基锂盐:LiPF6是典型的磷基锂盐,在其分子结构中,P中心原子与吸电性的6个F原子以共价键相连,使得P中心原子上的电荷分散程度大,Li+解离容易。LiPF6基电解液在离子电导率、SEI膜形成和钝化铝集流体等方面综合性能最佳。缺点是该盐热稳定性较差,极易发生分解反应,当环境温度超过60℃时,盐会发生明显的分解并释放有毒气体HF[1]

2. 以B为中心原子的硼基锂盐:硼基锂盐主要有四氟硼酸锂(LiBF4)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)。该类锂盐Li+解离比较困难,因此相应电解液的离子电导率比较低。其中LiBOB在负极容易被还原,单独用于电解液容易在负极成膜过度。

3. 以N为中心原子的亚胺锂盐:亚胺锂盐主要包括双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)及这些盐的衍生物。这类锂盐中N原子和两个吸电性的磺酰基团相连,N原子上的电荷得到了充分的离域,因此其电解液表现出和LiPF6基电解液相媲美的离子导电性,此外,这些盐的热分解温度均在200℃以上,被认为是有希望代替LiPF6的新型锂盐[2]

其他锂盐如高氯酸钾(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)等因存在重大隐患而仅限于实验研究,其中LiClO4中的Cl元素处于最高的氧化态,存在爆炸的风险,而LiAsF6的还原产物三氧化二砷具有很高的致癌性。

 

参考文献

[1] 李倩慧,张亚,郑丹丹,等. 双氟黄酰亚胺锂的性能及其在锂离子电池中的应用[J]. 河南化工,2020(37):10-13.

[2] 曾双威. 双氟磺酰亚胺锂合成及其电解液对铝箔的腐蚀性能研究[D].兰州:兰州理工大学,2020:4-5.


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