《电解液讲座刘道坦》PPT课件

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1、电解液基础知识讲座刘道坦2007.1.19主要内容1.锂离子电池电解液简介2.电解液的基本组成及成分性质3.电解液的设计4.电解液使用的若干问题一）锂离子电池电解液简介锂离子电池的工作原理LiMO2CarbonAlCu1.1前言电解液的环境1.2电解液的分类1.3有机电解液的性能要求1，离子电导率高2，电化学稳定的电位范围宽3，热稳定性好，工作温度范围宽4，化学稳定性好，与集流体及活性物质不反应5，无毒，无环境污染6，价格便宜二、电解液的基本组成及成分性质电解液有机溶剂（解离锂盐、提供Li+传输介

2、质）添加剂（少量使用，改善性能）锂盐（提供载流子：Li+）2.1简介2.2锂盐分类分子式备注无机阴离子盐LiPF6应用最广LiBF4不稳定，电导率低LiClO4高温或高电压危险LiAsF6有毒有机阴离子盐LiCF3SO3，LiN(C2F5SO2)2,LiC(CF3SO2)3LiN(CF3SO2)2等腐蚀集流体LiPF3(C2F5)3,Li(C4F9SO2)(CF3SO2)N等合成困难或价格昂贵LiBOB等成膜性能好，溶解度低解离常数大小为LiN(CF3SO2)2>LiAsF6>LiPF6>LiCl

3、O4>LiBF4>LiCF3SO3离子导电性大小为LiAsF6>LiPF6>LiN(CF3SO2)2>LiClO4>LiBF4>LiCF3SO3热稳定性顺序为LiAsF6～LiCF3SO3>LiBF4>LiClO4～LiN(CF3SO2)2>LiPF6名称结构分子量/g溶点/℃在溶剂中的分解温度/℃是否腐蚀铝箔LiBF493.9293>100NLiPF6151.9200~80(EC/DMC)NLiAsF6195.9340>100NLiClO4106.4236>100NLi+CF3SO3-简称LiT

4、f-155.9>300>100YLi+[NSO2CF3)2]-简称LiTPSI-286.9234b>100Y一些常见电解质锂盐的物理化学性能2.3电解液有机溶剂锂离子电池所用的有机溶剂为不与锂反应的非质子溶剂常用有机溶剂1.烷基碳酸酯alkylcarbonate碳酸乙烯酯EC,碳酸丙烯酯PC,碳酸二甲酯DMC,碳酸二已酯DEC,EMC等2.醚ether二甲醚DME,四氢呋喃THF等3.酯ester甲基已酸酯MA甲基丙酸酯MP等常用碳酸酯有机溶剂的物理化学性质电解液成分Composition分子量熔

5、点/oC沸点/oC闪点oC氧化还原窗口Vs.SCE介电常数/F.m-1密度g.cm-3粘度/cpDNAN结构图碳酸乙烯酯EthylenecarbonateEC88.637248160-3.03.289.7820/oC1.3211.916.4丙稀碳酸酯propylenePC102-49242128-3.03.6651.2042.515.118.4二甲基碳酸酯DMC90.139021.7-3.03.73.1041.0730.5915.13.6二乙基碳酸酯DEC118.1-4312725-3.03.72

6、.80.9750.75162.6乙基甲基碳酸酯EMC104.1-5510823-3.03.72.9571.00.652.4添加剂特点：(1)较少用量即能改善电池的一种或几种性能；(2)对电池性能无副作用，不与电池中其它材料发生副反应；(3)与有机溶剂有较好的相溶性，甚至能完全溶于其中；(4)价格相对较低；(5)无毒性或毒性较小。用量少，见效快多功能添加剂阻燃添加剂过充电保护添加剂SEI成膜添加剂导电添加剂控制电解液中水和HF含量的添加剂改善高低温性能的添加剂添加剂的种类2.4.1SEI成膜添加剂固

7、体电解质相间界面(solidelectrolyteinterphase),简称SEISEI膜的化学组成、结构、织构和稳定性等物理化学性质是决定锂离子电池碳负极/电解液相容性的关键，优化SEI膜性质，实现电解液与电极间良好的相容性和拓宽电解液的种类是锂离子电池的重要发展方向之一，锂电极表面SEI膜的生成过程示意图负极表面的SEI膜FTIR光谱分析正极表面的SEI膜FTIR光谱分析固体添加剂；Li2CO3等无机成膜添加剂碳酸酯有机成膜添加剂气体添加剂；CO2,SO2等硫代有机溶ES亚硫酸乙烯酯等卤代有

8、机成膜添加剂卤代EC氯甲酸甲酯等VC：碳酸亚乙烯酯等成膜添加剂石墨电极循环伏安图(a)不含VCb)含5%VC首次充电过程中先于溶剂化锂离子插层建立起优良的SEI膜，允许锂离子自由进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子对电极的破坏，提高电极的嵌脱锂容量和循环寿命ComparisonoftheRsei–EplotsfortheLi/graphitecellswithoutandwithvinylenecarbonate,whichwererecordedduringthefirs