鋰離子電池是一種二次電池，也就是充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池電解液成分是什么？鋰離子電池電解液生產工藝是怎么樣的呢？下面是詳細介紹。
【鋰離子電池電解液】鋰離子電池電解液成分 鋰離子電池電解液生產工藝
鋰離子電池電解液生產工藝
液體電解液生產工藝---流程圖
電解液生產工藝---精餾和脫水
– 對于使用的有機原料分別采取精餾或脫水處理以達到鋰電池電解液使用標準。
– 在精餾或脫水階段，需要對有機溶劑檢測的項目有：純 度、水分、總醇含量。
液體電解液生產工藝---產品罐
– 在對有機溶劑完成精餾或脫水后，檢測合格后經過管道進入產品罐、等待使用。
– 根據電解液物料配比，在產品罐處通過電子計量準確稱取有機溶劑。
– 如果產品罐中的有機溶劑短時間未使用，需要再次對其進行純度、水分、總醇含量的檢測，繼而根據生產的需要準確進入反應釜。
體電解液生產工藝---反應釜
– 依據物料配比和加入先后順序，有機溶劑依次加入反應 釜充分攪拌、混勻，然后通過鋰鹽專用加料口或手套箱加入所需的鋰鹽和電解液添加劑。
– 在加入物料開始到結束,應控制反應釜的攪拌速度、釜 內溫度等。不同的物料配比攪拌混勻的時間不同，但都必須使電解液混合均勻，此時對電解液檢測的項目有： 水分、電導率、色度、酸度 。
液體電解液生產工藝---灌裝
– 經檢測合格的液體電解液被灌入合格的包裝桶，充入氬氣保護，最終進入倉庫等待出廠。
– 由于電解液自身的物理、化學性質等因素，入庫的電解液應在短時間內使用，防止環境等因素導致電解液的變質。
液體電解液---使用注意事項
– 電解液桶有氬氣保護，有一定壓力，在使用中切勿拆卸氣相閥頭和液相閥頭，也不允許隨意按下快開接頭的凸頭，以免造成泄漏或其它危險。接管時一定要戴防護眼罩，使用時一定要使用專用快開接頭
– 檢測合格的電解液建議一次性用完，開封的電解液很容 易因為沒有氣氛保護等原因而變質，請客戶在使用過程中注意及時充入氬氣保護，防止變色 電解液不建議使用玻璃器皿盛放，玻璃的主要成分是氧化硅，氧化硅和氫氟酸反應生成腐蝕性、易揮發的氣體四氟化硅，此氣體有毒會對人造成傷害
– 現場可以使用的電解液容器和管道材料包括：不銹鋼、 塑料PP/PE、四氟乙烯等
– 本產品對人體有害，有輕微刺激和麻醉作用。使用過程中避免身體直接接觸
液體電解液的組成
– 有機溶劑
– 鋰鹽
– 添加劑
有機溶劑---有機溶劑的選擇標準
– 有機溶劑對電極應該是惰性的，在電池的充放電過程中不與正負極發生電化學反應
– 較高的介電常數和較小的黏度以使鋰鹽有足夠高的溶解度，從而保證高的電導率
– 熔點低、沸點高，從而使工作溫度范圍較寬
– 與電極材料有較好的相容性，即電極能夠在電解液中表 現出優良的電化學性能
– 電池循環效率、成本、環境因素等方面的考慮
液體電解液的組成---有機溶劑
– 碳酸酯
– 醚
– 含硫有機溶劑
– 其它
有機溶劑---碳酸酯
碳酸酯類溶劑具有較好的電化學穩定性且熔點較低，在 鋰離子電池中得到廣泛的使用。碳酸酯類的溶劑就其結構而言，主要分為兩類：
– 環狀碳酸酯PC和EC
– 鏈狀碳酸酯DMC、EMC、DEC
有機溶劑---醚
醚類有機溶劑黏度較小，但是醚類性質活潑，抗氧化性不好，故不常用作鋰離子電池電解液的主要成分， 一般做為碳酸酯的共溶劑或添加劑來提高電解液的電導率。醚類溶劑就其結構而言，也可以分為兩類：
– 環狀醚THF
– 鏈狀醚DME
有機溶劑---含硫有機溶劑
鋰離子電池所使用的含硫有機溶劑主要有兩類，分別是：
– 砜類DMSO和EMS
– 亞硫酸酯ES和PS
有機溶劑---其它
?– 羧酸酯類?
– 氟代、氯代的碳酸酯
鋰鹽---選擇鋰鹽的標準
– 在有機溶劑中有足夠高的溶解度，以保證電解液具有較高的電導率 陰離子具有較高的氧化和還原穩定性，在電解液中穩定性好，還原產物有利于電極鈍化膜的形成
– 具有較好的環境親和性，分解產物對環境污染小
– 易于制備和純化，生產成本低
液體電解液的組成---鋰鹽
– 無機鋰鹽
– 有機鋰鹽
– 新型的硼酸鋰鹽
無機鋰鹽---LiClO4
– 構成的電解液電導率較高，熱穩定性強，但是結構中的氯處在最高價態，使陰離子具有較強的氧化性，在高溫等條件下容易與有機溶劑發生強烈反應，帶來安全隱患。
無機鋰鹽---LiAsF
– 是一種性能優良的鋰鹽，與醚類有機溶劑構成的電解液具有非常高的電導率，但是它的還原產物含有劇毒As，具有致癌作用，環境污染嚴重且價格偏高。
無機鋰鹽---LiBF4
– 由于BF4半徑較小，容易締合，形成電解液的電導率較小因而很少使用。
– 在高溫、低溫情況下，LiBF4的電化學性能會比LiPF6、LiAsF6優異。
無機鋰鹽---LiPF6
– 由于PF6的締合能力較差，形成LiPF6電解液的電導率較大，高于其它所有無機鋰鹽。此外它的電化學穩定性強，陰極的分解電壓達5.1V，遠高于鋰離子電池要求的4.2V，且不腐蝕鋁集流體。
– LiPF6的熱穩定性不如其它鋰鹽，即使在高純狀態下也能發生分解。例如在80 ℃可能發生分解LiPF6→LiF PF5
– 生成的氣態PF5具有較強的路易斯酸性，會與溶劑分子中氧原子上的孤電子對作用使溶劑發生分解反應ROCOOR PF5→RF R1OR2 烯烴 CO2
有機鋰鹽
– 常見的有機鋰鹽LiCF3SOLiN(CF3SO2)2LiC(SO2CF3)3
– 一般具有較大的半徑，電荷分布比較分散，電子離域化作用強，這樣可以減小鋰鹽的晶格能，消弱正負離子之間的相互作用，增大溶解度，同時也有助于熱穩定性和電化學性能的提高。
– 但是它們都會在一定的電壓條件下腐蝕鋁集流體，因此限制了它們的使用。
新型的硼酸鋰鹽LiBOB
– LiBOB中硼原子同具有強烈吸電子能力的草酸根中的氧原子相連，電荷分布比較分散，使得它的電化學穩定性較好。
– ?與LiPF6相比，LiBOB在第一次充放電過程中不可逆容量較低，50℃高溫下的循環性能比較優越，形成的鈍化膜更加有利于抑制石墨的剝離。?
– LiBOB在有機溶劑中的溶解度不高且純化較難
添加劑一般具有以下特點
– 較少用量即能改善電池的一種或幾種性能
– 對電池性能無副作用
– 與有機溶劑有較好的相溶性
– 價格相對較低
– 無毒性或毒性較小
– 不與電池中其它材料發生副反應
常見添加劑的類型
– 負極的成膜添加劑?
– 過充保護的添加劑?
– 阻燃添加劑?
– 提高電導率的添加劑?
– 高低溫性能添加劑
