鉅大LARGE | 點擊量:676次 | 2021年10月30日
鋰離子電池電解液發(fā)展最新趨勢介紹
電解液是電池正負極之間起傳導用途的離子導體,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、寬溫使用、循環(huán)壽命、安全性能等方面扮演著至關緊要的角色。
鋰離子電池由外殼、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%的電解液也實在在電池的能量密度、功率密度、寬溫使用、循環(huán)壽命、安全性能等方面扮演著至關緊要的角色。
電解液是電池正負極之間起傳導用途的離子導體,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。由于鋰離子電池的使用范疇越來越廣泛,形形色色的鋰離子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(fā)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(xù)航,成為了電池最為關鍵的性能。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
將來高能量密度電池的發(fā)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用途導致其無法使用,近年來研究方向已經轉變?yōu)楣杼钾摌O,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(huán)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繼續(xù)放電,緊要原由是電池極耳發(fā)熱嚴重,內阻導致電池的整體溫度過高,容易發(fā)生熱失控。因此,要電解液在保持高電導率的情況下能抑制電池升溫過快。而有關動力鋰離子電池,實現快充也是電解液發(fā)展的一個緊要方向。
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(fā)生電解液自身分析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膜阻抗成倍新增。所謂寬溫電解液就是使電池擁有更加寬泛的工作環(huán)境。
4、安全性電解液
電池的安全緊要體今朝燃燒甚至爆炸上,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(fā)安全事故。因此,阻燃是安全型電解液研究的一個緊要方向。
阻燃功能是在常規(guī)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(wěn)定/化學穩(wěn)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(huán)型電解液
由于目前鋰離子電池的回收,尤其是動力鋰離子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(huán)型電解液的研究思路緊要有兩點,一是電解液的穩(wěn)定性,包括熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性;二是與其他材料的穩(wěn)定性,要求與電極成膜穩(wěn)定,與隔膜無氧化,與集流體無腐蝕。