鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1273次 | 2021年02月02日
鋰離子電池能用水做電解液嗎
電解液,大的分類有液態(tài)電解液,固態(tài)電解液和凝膠電解液。
液體電解液,又可以分成有機(jī)電解液和無機(jī)電解液。當(dāng)前應(yīng)用最廣的是液態(tài)有機(jī)電解液。電解液充溢在電池殼體內(nèi)部,電池的正負(fù)極和隔膜都浸泡其中。電解液一方面供應(yīng)部分活性鋰離子,作為充放電過程中的導(dǎo)電離子使用。另一方面,電解液供應(yīng)離子通道,或者叫載體,使得鋰離子可以在其中自有移動(dòng)。
鋰離子電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。在鋰離子電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的用途,就像是正極與負(fù)極之間的愛情紐帶,是對(duì)鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。
選擇電解液的一般原則如下:
(1)電化學(xué)穩(wěn)定性好,與正極材料、負(fù)極材料、隔膜、集流體、粘結(jié)劑等不發(fā)生反應(yīng);
(2)離子電導(dǎo)新好,介電常數(shù)高,粘度低,離子遷移的阻力小;
(3)在很寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài),一般溫度范圍為-40℃~70℃,適用于改善電池的高低溫特性;
(4)能最佳程度促進(jìn)電極可逆反應(yīng)的進(jìn)行,即具有較高的循環(huán)效率;
(5)環(huán)境友好,最好無毒或者低毒性。
水關(guān)于各種類型的鹽類都有非常好的溶解性,溶解后的離子會(huì)與水分子形成溶劑化的外殼結(jié)構(gòu),同時(shí)水溶液具有安全、無毒和高電導(dǎo)率的優(yōu)勢(shì),是一種理想的鋰離子電解液。但是水的電化學(xué)窗口較窄(分解電位1.23V),同時(shí)一些正負(fù)極材料與水溶液接觸時(shí)不太穩(wěn)定,會(huì)發(fā)生副反應(yīng)。高濃度電解液是解決這一問題的有效方法。
水系鋰離子電池由于安全、環(huán)保、低成本等因素得到了廣泛的關(guān)注,但是水系鋰離子電池在發(fā)展中仍然面對(duì)的許多挑戰(zhàn),例如能量密度偏低,這重要是因?yàn)樗芤旱碾娀瘜W(xué)窗口比較窄,因此導(dǎo)致大多數(shù)正負(fù)極材料在這一電化學(xué)窗口范圍內(nèi)難以充分發(fā)揮出全部容量,部分正負(fù)極材料在水溶液環(huán)境中存在金屬元素溶解的問題,造成循環(huán)性能的下降,同時(shí)H+的嵌入問題也會(huì)影響水系鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性,這都是在后續(xù)的水系鋰離子電池電解液開發(fā)中要解決的問題。
總的來看雖然水系鋰離子電池目前在能量密度上還處于劣勢(shì),但是由于其安全、環(huán)保和高電導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)仍然在一些領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力,后續(xù)通過高容量正負(fù)極材料和耐高壓水溶液電解液的開發(fā),水系鋰離子電池有望成為攪動(dòng)新能源領(lǐng)域的一股新力量。