电解液对锂离子电池性能的影响(1)

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1、16江西化工2012年第1期电解液对锂离子电池性能的影响12郭米艳李静(1．盐光科技(武汉)有限公司，湖北鄂州436000;2．华烁科技股份有限公司，湖北鄂州436000)摘要:锂离子电池的性能与电解液有着密切的关系。电解液的组成主要是:有机溶剂、锂盐、添加剂。本文综述了电解液组成对锂离子电池电化学性能的影响规律;探讨了电解液量对锂离子电池性能的影响以及不同正极材料锂离子电池对电解液量的需求。关键词:锂离子电池电解液有机溶剂电解质锂盐添加剂［7－9］锂离子电池具有高能量密度、高电压、循环性能好对正负极呈惰性。电解液

2、组成一般包括三个部［10－15］等优点，被广泛应用于电子产品，并将扩大到电动汽车分:有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂。［1－3］领域，是当今国际公认的理想化学能源。锂离子1．有机溶剂电池由正极、负极、隔膜、电解质四大关键材料组成，锂(1)组成离子电池电解质多为液态即电解液。电解液在电池正有机溶剂是电解液的主体部分，主要是提供锂离负之间起到传到电子的作用。电解液的性能直接影响子迁移的媒介和条件。有机溶剂分三大类:质子溶剂、［4－6］锂离子电池的综合性能。本文就电解液的组成、非质子溶剂和惰性溶剂。由于锂离子电池负极的

3、电位电解液量对锂离子电池性能的影响规律进行初步探与锂接近，非常活泼，必须使用非水、非质子性有机溶［16］索。剂。为了保证锂离子电池良好的电化学性能，组成一、电解液的组成电解液的溶剂体系要求具有高介电常数、低粘度、高沸［17］由于锂离子电池充放电电位高，且正极嵌有化学点、低熔点等特点。锂离子电池电解液常用溶剂有活性较大的锂，因此电解液必须满足以下几个要求:化EC(碳酸乙烯酯)、DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲学稳定性高，离子导电率高，温度范围较宽，安全无毒，酯)、PC(碳酸丙烯酯)、EMC(碳酸甲乙酯)等。图1

4、电解液的成分与结构表1有机溶剂的物理化学特性还原电位V氧化电位V介电常数物质溶点℃沸点℃粘度CP(vsLi+/Li)(vsLi+/Li)ρ/(g．cm－3)EC0．0456．245372381．990PC0．0456．645－492421．265DEC0．0456．745－431270．982．8DMC0．0456．7453900．593．1EMC0．0456．745－551080．652．92012年3月电解液对锂离子电池性能的影响17从图1看有机溶剂的结构分线型和环状两类。从+DMC(1:1)＞EC+DEC(3

5、:2)＞EC+DEC(2:3)＞EC表1中看，环状碳酸酯(EC、PC)较线型脂肪碳酸酯+PC(1:1)，并且EC+DMC(1:1)循环容量衰减幅度(DMC、DEC、EMC)具有较高的粘度、介电常数、沸点。最小，EC+DMC(1:1)循环伏安法得出的氧化还原电位单一溶剂很难同时具有高的介电常数和低的粘度，因差最小。可见有机溶剂的组成、配比不一样导致电池此可将有机溶剂混和使用。EC由于性能稳定，在石墨的电化学性能明显差异。由于有机溶剂EC+DMC使负极表面不发生分解，成为锂离子电池电解液的基础用温度范围广，与碳负极相容

6、性好，安全系数高，有好［18］［20］组分。谭玲生等人考察了以PC、EC、DEC、DMC等的循环寿命和放电特性而使用最多。组成的混合溶剂体系电解液对锂离子电池性能的影(2)纯度［21］响。结果表明:EC+PC+DEC溶剂体系容量低于EC+溶剂的纯度与稳定电压之间有密切关系，见表DEC+DMC，自放电率和低温放电性能明显高于EC+2。有机溶剂的氧化电压能防止电池过充，提高安全［19］DEC+DMC，循环性能和寿命相对较差。张君才等性。因此必须严格控制有机溶剂的质量，保证电池的人通过实验得出锂离子电池的电极特性很大方面

7、受到电化学性能和安全。溶剂的影响，放电容量的顺序是:EC+DEC(1:1)＞EC表2溶剂纯度与耐氧化电压的关系溶剂纯度/%还原电压/V99．914．87EC99．975．599．854．91PC99．985．499．364．78DEC99．985．1599．514．9DMC99．985．32．电解质锂盐的锂盐逐步得到应用:LiBOB、LiODFB、Li(CF3SO2)2N有机溶剂的导电性能不好，通过加入可溶解的导［28］等，但这些锂盐性能上还不能完全取代LiPF6。电盐可提高电解液的导电率。导电盐主要有LiClO4

8、、不同的溶剂组合适用不同的锂盐，不同的电解质LiPF6、LiBF6、LiAsF6四类。性能优良的锂盐应具有以与溶剂组合的电解液适用于不同的正负极材料。常用下几个特点(1)易溶于有机溶剂和解离，保证电解液的的电解液体系有:LiPF6－EC+DMC、LiPF6－EC+DMC导电性能。四类锂盐的导电率依次为LiAsF＞LiPF+EMC、LiClO－PC+DME、L