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介紹鋰離子電池電解液配方和鋰離子電解液添加劑

鉅大LARGE  |  點擊量:1996次  |  2020年12月08日  

鋰離子電池電解液配方及鋰離子電解液添加劑。鋰離子電池電解液包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑三大塊。目前,我國溶劑生產已遠遠滿足了現有電池的要。但隨著鋰離子電池能量密度、安全密度和一致性的提高,其容量還有待進一步開發。


如鎳氫電池逐漸取代鋰鎳鎘電池,移動電源領域的迅速擴張,這是由于磷酸亞鐵鋰離子電池由于成本低,穩定性高,但由于本征電導率低磷酸亞鐵鋰和鋰離子的固相擴散系數較低,低溫運行時性能不佳,因此,提高磷酸鐵鋰離子電池低溫性能除了與負極材料有關外,還有另一個重要的方向電解液。


鋰離子電池電解液是電池中離子傳輸的載體,重要由高純有機溶劑、電解液鋰鹽、必要的添加劑等原料組成。電解質在鋰離子電池正極和負極之間起著傳導電子的用途,這是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優勢的保證。


鋰離子電池電解液的常見成分有:碳酸乙烯基、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙酯、六氟磷酸鋰、五氟化磷、氫氟酸等。高氯酸鋰離子電池低溫效果差,爆炸風險大,已被日本和美國禁用。而氟化鋰離子電池具有性能好、無爆炸危險、適用性強、廢電池處理相對簡單、對生態環境友好等優點。


鋰離子電池電解液。JPG


鋰離子電池電解質公式


1.用氯氣將碳酸乙烯基氯化成碳酸乙烯基,再用三乙胺作酸結合劑去除氯化氫生成碳酸乙烯。在無溶劑條件下進行氯化反應,以常用的電解液溶劑碳酸二甲酯為溶劑進行消除反應,可以防止殘留溶劑對添加劑出現不利影響。同時,選擇2,3,4-三丁基苯酚作為聚合抑制劑,兩步反應收率為75.0%,高于文獻值。


2.無水KF與氯化乙烯反應生成氟化碳酸乙烯酯可以降低安全成本,且生產過程易于控制。


3.用氯氣將1,3-丙烷磺內酯氯化成2-氯-1,3-丙烷磺內酯,再用三乙胺作酸結合劑脫去氯化氫。反應路線大大縮短,兩步法產率為72.7%。


鋰離子電池電解液添加劑


1.硼添加劑


硼化合物是鋰離子電池中常用的添加劑。在電池循環過程中,許多硼化合物在陽極表面形成保護膜,穩定電極與電解質之間的界面,從而提高鋰離子電池的性能。


2.有機磷添加劑


除了亞磷酸酯添加劑,目前使用的有機磷添加劑還包括磷酸鹽酯化合物。XIA等人將TAP添加劑應用到Li[Ni0.42Mn0.42Co0.16]O2(NMC442)石墨全電池中,發現當TAP存在時,庫侖效率會顯著提高,長周期后仍能保持高容量。


3、碳酸鹽添加劑


含氟酰(PFA)化合物具有較高的電化學穩定性、疏水性和疏油性。當PFA加入有機溶劑時,疏水性的PFA會凝聚在一起形成膠束。鋰離子電池在長循環過程中的性能得到明顯改善,重要是因為添加劑在循環過程中形成了雙層鈍化膜,同時減少了電極表面的降解和電解液的氧化分解。


水解產物由鋰電解液、高純有機溶劑、必要的添加劑等原料組成。電解液占鋰離子電池成本的5-15%,產品毛利率25-30%。鋰電解液重要是六氟磷酸鋰,占電解液成本的40%。從未來發展趨勢來看,隨著國內六氟磷酸鋰產品質量和一致性的提高,出口比例將顯著提高


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