鋰電池電解液材料供需特性與關鍵經營因素

《鋰電池電解液材料供需特性與關鍵經營因素》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、鏗電池電解液材料供需特性與關鍵經營因素作者：呂學隆電解液對電池充放電效率有直接影響鏗電池的構成材料中，在正極與負極之間的亀解液，主要扮演讓正負極Z間的鏗離子互相傳遞的關鍵角色，因而也是主要的關鍵材料，如能因選擇合適之電解液而使電極表面化學反應順利而有效率進行，便可顯著提升電池的負載使用壽命、安全性與放電效率等特性。另外因噩解液主要為有機易燃溶劑構成，在亀池短路、過熱等狀況發生時，電解液的熱安定性與電化學穩定性等安全性指標也將是電池系統安全性的主要關鍵，因而在相關的材料開發上頗受重視。以目前的鏗電池電解質應用

2、分類來說，可以分為有機溶劑搭配鏗鹽而成的「有機電解液」、高分子電解質混合鏗鹽製成的「高分子電解質」、使用無機物製造的「無機固體電解質」、混合有機溶劑與高分•了電解質使用的「膠態電解質一以及有機物鹽類與無機鏗鹽混合使用的「常溫溶融鹽」五大類，在此討論之鏗電池電解液，以目前電池製造應用最廣泛的「有機電解液」為討論主體。載體電子流向陽►険陰離子極陽離子►-極+電解質電池放電(discharg❾時之電化學運作電池充電(cha喑❾時之電化學運作資料來源：工研院IEK(2010/06)一：鏗電池充放電原理鏗離子電池的電

3、解液產品特性,因影響到亀池的相關表現，廠商生產時也以未來下游應用之電池需求特性來作為選擇與研發依據。舉凡電解液產品的導電性、操作溫度範圍、電解液內離子濃度、成本結構等均是主要考量構面：電解液的導電性直接影響亀池的充放亀效率；操作溫度範圍除了影響亀池本身使用壽命與運作環境條件限制以外，對於電池本身系統短路過熱產牛時的安全性問題也是主要的評估指標；離子濃度高低是電統成本高低與產品價格。依照相關的電解液產品特性不同，也有不同的產品評估指標作為開發與產品測試時的主要依據。池效率與充放電容量與電壓的察重點；電解液的價

4、格與成本結構也將影響整體電池系表一：鏗電池電解液材料影響之電池產品表現對應file電解液評估指標影響電解液產品特性影響之電池需求特性黏度電解液導電性充放電效率導電率電解液導電性充放電效率燃點（旨"操作溫度範圍）追求燃點高、凝固點低（工作範圍為液態）電池安全性電池壽命離子濃度電解液導電效率電容量高低可逆電容量充放電壽命材料價格電解液成本costdown電池價格與成本其他與電極不起妨礙電池壽命電池安全性無毒性、環境共存性高電池價格與成本電池環保要求資料來源：工研院IEK（2010/06）鏗電池電解液主要由電解質

5、（鏗鹽）、有機溶劑及添加劑組成，廠商可針對不同電池需求開發最適配方，由不同的錐鹽配合不同溶劑搭配而成。如目前的主流電解液配製方法，常以介電常數較高之環狀碳酸酯溶劑（提高錐鹽解離率及導電率）及黏度較低的碳酸酯溶劑以不同比例調配後，再加入特定之鏗鹽混合後製成，同時達到降低黏度與提高導電性的目的。另外與負極材料之間的安定性也也會影響選用的溶劑，如採用石墨系負極材料時，非水系的碳酸丙烯（PropyleneCarbonate，PC）溶劑即因反應過程屮易於分解而無法使用，須改用其他溶劑或是針對負極材料表面進行改質。為了

6、獲得較廣的操作溫度範圍與低溫導電效率，也需要藉由不同的溶劑比例混調搭配而得，也因此種混調製造的特性，現有主要鏗電池電解液生產廠商，其溶劑多為自行掌控調配，但鏗鹽來源多口外購，在產業間供應鏗鹽的廠商，也少有投入溶劑生產者,因此在討論鏗電池電解液的產品特性與相關經營面向時，需要先將鏗鹽與溶劑兩項分開討論。間扱成Fk本13%直接生產成本鏈鹽、(LiPF6)45%溶劑30%13%資料來源：工研院IEK(2010/06)二鏗電池電解液成本結構二・理鹽主要產品特性與供需現況(-)以六氟磷酸鏗(LiPFJ為使用主流由於

7、鏗電池的電解液要求具備高離子傳導性、化學穩定性、熱安定性與電化學穩定性，以提供鏗電池電流充放效率、高工作電壓、操作溫度範圍及充放電次數等效能。因此在應用的鏗鹽上，也需要考量導入的鏗鹽配合特性，以鏗電池電解質■鏗鹽的市場來說，雖然有多種鏗鹽得以選用，但是在考量環境共存性與導電性、氧化電位、與溶劑混合產生之特性與生產成本等構面後，目前是以六氟磷酸鏗(LiPFJ為主流，通常以1moldnf彳的濃度溶解於碳酸乙烯(EthyleneCarbonate，EC)屮為最常見。表二：鏗鹽種類與相關物理特性理鹽種類離子半徑(n

8、m)導電性(Scm/mol)氧化電位(V)分子量熔點(°C)備註LiBF40.22928.93.693.7307LiCICU0.23727.43.1106.4236多用於一次電池，在二次電池使用時易有氧化問題LiPFe0.25426.33.8151.9160為目前主流LiAsFe0.26263.8195.8259導電性與安定个生均高，但因碑化物毒性問題受限LiCFaSOs0.2725.33156423資料來源：工