锂离子电池电解液有什么作用？

2021-08-30 17:28

锂离子电池作为一种便携式储能设备，广泛用于手机，笔记本电脑，相机，电动自行车，电动汽车等领域。其中锂电池电解液是一个不容忽视的方面。毕竟，占电池成本15%的电解质在电池能量密度，功率密度，宽温度应用，循环寿命和安全性能方面确实起着至关重要的作用。

电解质是锂电池的四种关键材料之一：正极，负极，隔膜和电解质，它被称为锂离子电池的“血液”，在电池的正负电极之间传导电子。是获得高电压和高电压的锂电池，保证诸如能量比的优势。

众所周知，锂离子电池的主要成分包括四个方面：正极材料，负极材料，电解质和隔膜。作为锂离子电池的重要组成部分，电解质在改善锂离子电池的循环性能和能量密度方面起着不可替代的作用，从而进一步提高了电动汽车的续航里程。锂离子电池的能量密度取决于电池的电压和容量。为了增加电池的能量密度，除了增加正极材料和负极材料的容量外，另一种方法是增加电池的工作电压。这样，电池会在高工作电压下影响电解液。高压性能也提出了新的技术要求。

电解液在锂电池正、负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。

高比能电解质：追求高比能是目前锂离子电池的最大研究方向，特别是当移动设备在人们的生活中占有越来越大的比例时，电池寿命已成为电池最关键的性能。

有机液体电解质：碳酸盐有机液体是锂盐的良好溶剂，其氧化电位为4.7V，还原电位约为1.0V(本文中的电压值均相对于锂的电位)；另外，碳酸盐的粘度相对较低，锂离子迁移的活化能也较低。因此，最常用的电解质是碳酸盐及其混合物，包括PC，EC，DEC，DMC，EMC等。

液体电解质：电解质的选择对锂离子电池的性能有很大影响。它必须是化学稳定的，尤其是在更高的电势和更高的温度环境下不易分解，并且具有更高的离子电导率(》 10-3 S / cm)，并且必须对阳极和阴极材料呈惰性，并且不能腐蚀它们。由于锂离子电池的高充电和放电电势以及嵌入负极材料中的化学活性锂，因此电解质必须使用有机化合物代替水。

离子液体：近年来，由于室温离子液体具有很高的氧化电位(约5.3)，因此人们认为室温离子液体(例如1MLiTFSI / EMI-TFSI，EMIBF4，BMIBF4等)可替代锂离子电池电解质。 V)并且不易燃。蒸气压低，热稳定性更好，无毒，沸点高，锂盐溶解度高等优点。然而，离子液体的高粘度削弱了锂离子的迁移率。

安全电解液：锂离子电池的安全性在燃烧甚至爆炸中都很重要。首先，电池本身是易燃的。因此，当电池过度充电，过度放电，短路时，当外部温度过高时，可能会导致安全事故。因此，阻燃剂是安全电解质研究的重要方向。

固体电解质：直接将金属锂用作负极材料具有较高的可逆容量，其理论容量高达3862mAh·g-1，是石墨材料的十倍以上，且价格较低。它被认为是新一代锂离子电池最具吸引力的负极材料，但它会产生树枝状锂。使用固体电解质作为离子传导可以抑制树枝状锂的生长，使得金属锂可以用作负极材料。