锂电池电解质的发展概况x

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1、锂电池电解质的发展概况研究概述锂电池简介电解质问题与展望123.锂电池简介1早期的锂离子电池(Li-ionBatteries)是锂电池发展而来，锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。图1-1有关电池的发展历史.锂电池简介1锂离子电池主要由正极，电解液，隔膜，负极等组成。正、负极电极材料须是电子和离子的混合导体，隔膜是电子绝缘且导离子的微孔膜，电解质须是离子导体。层状结构尖晶石结构橄榄石结构硫化物炭材料金属氧化物纳米负极材料钛酸锂材料正极材料负极材料.锂电池简介1图1-2不同形状

2、锂离子电池的构成示意图a圆柱型；b纽扣型；c棱柱型；d薄膜平板型.锂电池简介1锂离子电池的工作原理：LIB实质上是一种具有浓度差的电池，正负极材料具有不一样的电化学电势，中间被隔膜隔开，Li+从化学电势较高的插层材料电极向电势较低的电极移动，只有锂离子可以在电解液中移动，电荷补偿电子只能通过外电路移动，从形成电流以供输出使用。.锂电池电解质2电解质性能要求电解液隔膜2.1性能要求离子电导率良好的离子导电性；电导率要达到10-3-2×10-3S/cm数量级离子迁移数较理想的锂离子迁移数应该接近于1稳定性热稳定性化学稳定性0-5

3、V的电化学稳定窗口机械强度可生产性高温时有效阻断电池安全性2.2电解液电解液溶剂常规溶剂ECDMCDECEMC新型溶剂锂盐常规锂盐LiPF6LiClO4LiAsF6LiBF4新型锂盐LiN(CF3SO2)2添加剂在DMC电解液体系中，几种电解液锂盐的氧化电位的顺序：LiPF6>LiBF4>LiAsF6>LiClO4在EC/DMC电解液体系中电导率的变化规律：LiAsF6≈LiPF6>LiClO4>LiBF4常规无机阴离子导电盐主要有：LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6这四类。2.2电解液LiClO4由于高价态

4、的氯存在，本身是一种强氧化剂，会导致安全性问题而未能商业化。LiBF4其电解液的电导率相对较低，可以做添加剂使用。LiAsF6电解液具有高电导率，但是As有毒，对环境有害，因而限制了其应用。LiPF6相对于其他无机锂盐，热稳定性不佳，室温80℃就可能发生分解。但由于氧化电位和电导率高，因此作为主要的商用锂盐。2.2电解液EC是目前电解液的重要组成成分，具有良好的成膜性，其介电常数最高，可以充分溶解锂盐，对提高电解液的电导率非常有利。但是EC的熔点为36.4℃，沸点为238℃，黏度偏高，不利于在低温条件下使用。EMC可以提高电

5、解液的低温电导率及电池的低温性能。GBL的熔点为-43.5℃，沸点为204℃，还原产物一般是γ-烷氧基-β-酮酯，产生的气体少，对电池的安全性能有利。EA的凝固点最低，且黏度较小，因此能显著提高电解液的低温性能。常规溶剂的性质：2.3隔膜锂离子电池的隔膜一般要求参数需求化学和电化学稳定性长期稳定可湿性迅速完全湿透机械性能>1000kgcm-1(98.06MPa)厚度20–25μm多孔性40–60%热稳定性在90℃下60分钟后收缩5%安全性在高温时有效地阻断电池隔膜分类隔膜微孔膜改性微孔膜无纺布膜电解质膜2.3.1微孔膜大部分

6、微孔膜由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）以及这两种膜的复合膜如PE/PP和PP/PE/PP等制成。微孔膜由两种方法制备：干法和湿法。人们也研究出了新的原料，如聚4-甲基-1-戊烯，聚甲醛，PE-PP的复合，聚苯乙烯(PS)与PP的复合膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与PP的复合膜也用来制作微孔膜。图2-1(a)微观PE微孔膜(b)宏观PE微孔膜(b)干法工艺熔融挤出高倍拉伸热处理热定型分切收卷拉伸冷却将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜，经过结晶化处理，退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶界

7、面进行剥离，形成多孔结构。液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀的混合物，降温进行分离，压制得到膜片，再将膜片加热至熔点温度，进行双向拉伸，最后保温一段时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，可制备出相互贯通的微孔膜材料。湿法工艺干法制得的膜具有大的通孔结构，常用于高倍率电池；而通过湿法制备的膜，因具有相互关联的孔和曲折的结构，有利于防止充放电过程中枝晶的生长，更适用于长周期循环的电池。微孔膜图2-2(a)干法和(b)湿法制备微孔膜的SEM图2.3.2改性微孔膜目前在锂电中广泛使用的隔膜是PP膜和PE膜。然而

8、，这些隔膜热稳定性差，浸润性差，保液率低。人们采用不同的方法对微孔膜进行改性——改性微孔膜。表面接枝（离子体、紫外辐照和电子束辐照）膜的改性方式有两种：涂覆或浸渍（在PE膜表面涂覆SiO2、Al2O3、多巴胺等）表面接枝常见的表面接枝改性方法等离子体接枝改性高能辐射接枝表面改性高能辐照接枝