18650锂离子电池电解液的作用和要求有哪些?

Howell  |  点击量:56次  |  2021年11月04日  

电解液是化学电池、电解电容等使用的传输介质有一定的腐蚀性,为化学能量转换工作提供离子。并保证工作中发生的化学反应是可逆的。电解液也是锂电池的核心物质之一它起着媒质作用的物质,在正、负极之间起着输送离子传导电流的作用,选择合适的电解液也是获得高能量密度和功率密度、长循环寿命和安全性能良好的锂电池的关键。

电解液实际是一种液体电解质,如果在电解液中加入单体,聚合后就可以得到固体电解质,即制得所谓的聚合物锂电池电解质,从而可以制造出所谓全固体聚合物锂离子电池。一般锂离子电池采用的电解质是有机液体电解质,它由有机溶剂和导电盐组成。电解液是电解质的溶液,是电解质溶于水形成的,电解质一般是纯净物,而电解液是混合物。电解液作为锂离子电池的重要组成部分,在正负极之间起着输送离子传导电流的作用,对电流的性能有很大的影响。电解液作为锂离子电池中锂离子的传递媒介直接与正负极材料接触,选择合适的电解液也是获得高能量密度和功率密度、长循环寿命和安全性良好的锂离子二次电池的关键。电解液在正负电极材料之间相互作用,其本身存在分解反应,几乎与了电池内部发生的所有反应过程。目前锂离子电池中包含的电解液多为有机体系,在过充、过放、短路及热冲击等等滥用的状态下,电池温度迅速升高,电解液普遍存在易燃的问题。

锂离子电池电解质要求:

1、锂离子电导率:电解质不具有电子导电性,但必须具有良好的离子导电性,一般温度范围内,电解质的电导率在1×10-3~2×10-3S/cm之间。作为电解质,其必须具有优异的离子导电性和电子绝缘性,使其发挥离子传输介质的功能,

同时减少本身的自放电。

2、离子迁移数:锂电池内部输运电荷依赖离子的迁移,高离子迁移数可减小电极反应时的浓差极化,使电池产生高的能量密度和功率密度。理想的锂离子迁移数应尽量接近1。

3、稳定性:电解质与电极直接接触时,应尽量避免副反应的发生,这就要求电解质要具备一定的化学稳定性和热稳定性。

4、机械强度:锂离子电池电解质需要有足够高的机械强度以满足电池的大规模生产包装过程。Li等将三甲基磷酸酯(TMP)作为高电压电解液的添加剂,以Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2作为电池的正极并测试,结果表明,电解液

中添加 1%TMP,可以显著提高电池的倍率性能和循环性能。

5、优异的力学性能:由于与正负极直接接触,聚合物锂电池电解质应该具有较强的韧性,在电池组装、储存以及使用过程中能够去承受应力的变化,不能发生脆裂。同时作为隔膜使用,也要具有相当的机械强度去抑制锂枝晶的产生与刺

穿,防止正负极的短路。

总的来说,在动力锂离子电池应用领域,现在主流的液态电解质和凝胶态电解质都存在一定的安全隐患,因此,发展防短路、防过充、防热失控、防燃烧及不燃性电解液是应对动力电池安全性的关键。

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