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鋰電池電解液發展最新趨勢解析
發布時間:2018-03-22 16:22:39
關鍵詞:鋰電池

  電解液是電池正負極之間起傳導作用的離子導體,由電解質鋰鹽、高純度的有機溶劑和必要的添加劑等原料以一定的比例配成,在電池的能量密度、功率密度、寬溫應用、循環壽命、安全性能等方面扮演著至關重要的角色。

  鋰電池由外殼、正極、負極、電解液和隔膜組成,其中電極材料無疑是大家關注和研究的焦點。但與此同時,電解液也是不可忽視的一個方面,畢竟占據電池成本15%的電解液也確實在電池的能量密度、功率密度、寬溫應用、循環壽命、安全性能等方面扮演著至關重要的角色。

  電解液是電池正負極之間起傳導作用的離子導體,由電解質鋰鹽、高純度的有機溶劑和必要的添加劑等原料以一定的比例配成。由于鋰電池的應用領域越來越廣泛,形形色色的鋰電池對其電解液的要求也必然有所不同。接下來,小編就電解液的發展趨勢淺析一下鋰電關鍵原材料——電解液。

  1、 高比能量型電解液

  追求高比能量是目前鋰離子電池最大的研究方向,尤其是移動設備在人們生活中所占有的比重越來越多的時候,續航,成為了電池最為關鍵的性能。

  未來高能量密度電池的發展必然是高電壓正極、硅負極。負極硅具有龐大的克容量而被人們關注,但是由于自身的溶脹作用導致其無法應用,近年來研究方向已經轉變為硅碳負極,其具有相對較高的克容量以及較小的體積變化,不同的成膜添加劑在硅碳負極方面的循環效果不同。

  2、 高功率型電解液

  目前,商品化的鋰電子電池很難實現高倍率持續放電,主要原因是電池極耳發熱嚴重,內阻導致電池的整體溫度過高,容易發生熱失控。因此,需要電解液在保持高電導率的情況下能抑制電池升溫過快。而對于動力電池,實現快充也是電解液發展的一個重要方向。

  高功率電池不僅對電極材料提出了高固相擴散、納米化使離子遷移路徑短、控制極片厚度和壓實等要求,也對電解液提出了更高的要求:1、高解離度電解質鹽;2、溶劑復合-粘度更低;3、界面控制-膜阻抗更低。

  3、寬溫型電解液

  電池在高溫時容易發生電解液自身分解以及材料與電解液件的副反應加劇;而在低溫時則可能會有電解質鹽析出和負極SEI膜阻抗成倍增加。所謂寬溫電解液就是使電池擁有更加寬泛的工作環境。

  4、 安全性電解液

  電池的安全主要體現在燃燒甚至爆炸上,首先電池本身就具有可燃性,因此當電池過充、過放、短路時,當收到外界的針刺、擠壓時,當外界溫度過高時,都可能引發安全事故。因此,阻燃是安全型電解液研究的一個主要方向。

  阻燃功能是在常規電解液中加入阻燃添加劑獲得的,一般采用磷系或鹵系阻燃劑,要求阻燃添加劑價格合理且不損害電解液性能。此外,采用室溫離子液體作為電解液也已進入研究階段,將完全排除易燃的有機溶劑在電池中的使用。并且離子液體具有蒸氣壓極低、熱穩定/化學穩定性好、不易燃等特點,將大幅提高鋰離子電池的安全性。

  5、 長循環型電解液

  由于目前鋰電池的回收,尤其是動力電池的回收還存在較大的技術困難,因此提高電池的壽命是緩解這一現狀的一種方式。

  長循環型電解液的研究思路主要有兩點,一是電解液的穩定性,包括熱穩定性、化學穩定性、電壓穩定性;二是與其他材料的穩定性,要求與電極成膜穩定,與隔膜無氧化,與集流體無腐蝕。


稿件來源: 電池中國網
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