電解液是鋰離子電池四大要害資料(正極、負(fù)極、隔閡、電解液)之一，號(hào)稱鋰離子電池的“血液”，在電池中正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的效果，是鋰離子電池取得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽(六氟磷酸鋰，LiFL6)、必要的添加劑等原料，在一定條件下，按一定比例制造而成的。

鋰電池電解液介紹及開展現(xiàn)狀

有機(jī)溶劑是電解液的主體部分，與電解液的功能密切相關(guān)，一般用高介電常數(shù)溶劑與低粘度溶劑混合運(yùn)用。常用電解質(zhì)鋰鹽有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等，但從成本、安全性等多方面考慮，六氟磷酸鋰是商業(yè)化鋰離子電池選用的首要電解質(zhì)。添加劑的運(yùn)用沒有商品化，但一直是有機(jī)電解液的研討熱點(diǎn)之一。

鋰電池電解液介紹及開展現(xiàn)狀

1、電解液組成

1.1有機(jī)溶劑

有機(jī)溶劑是電解液的主體部分，電解液的功能與溶劑的功能密切相關(guān)。鋰離子電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不運(yùn)用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等首要用于鋰一次電池的溶劑。PC用于二次電池，與鋰離子電池的石墨負(fù)極相容性很差，充放電過程中，PC在石墨負(fù)極表面發(fā)作分化，一起引起石墨層的剝落，造成電池的循環(huán)功能下降。但在EC或EC+DMC復(fù)合電解液中能建立起安穩(wěn)的SEI膜。一般認(rèn)為，EC與一種鏈狀碳酸酯的混合溶劑是鋰離子電池優(yōu)良的電解液，如EC+DMC、EC+DEC等。相同的電解質(zhì)鋰鹽，如LiPF6或者LiC1O4，PC+DME系統(tǒng)關(guān)于中間相炭微球C-MCMB資料總是表現(xiàn)出最差的充放電功能(相關(guān)于EC+DEC、EC+DMC系統(tǒng))。但并不肯定，當(dāng)PC與相關(guān)的添加劑用于鋰離子電池，有利于進(jìn)步電池的低溫功能。

有機(jī)溶劑在運(yùn)用前必須嚴(yán)厲控制質(zhì)量，如要求純度在99.9%以上，水分含量必須到達(dá)10*l0-6以下。溶劑的純度與安穩(wěn)電壓之間有密切聯(lián)系純度達(dá)標(biāo)的有機(jī)溶劑的氧化電位在5V左右，有機(jī)溶劑的氧化電位關(guān)于研討避免電池過充、安全性有很大意義。嚴(yán)厲控制有機(jī)溶劑的水分，關(guān)于制造合格電解液有著決定性影響。水分降至10*l0-6之下，能下降LiPF6的分化、減緩SEI膜的分化、避免氣漲等。利用分子篩吸附、常壓或減壓精餾、通入惰性氣體的方法，可以使水分含量到達(dá)要求。

1.2電解質(zhì)鋰鹽

LiPF6是最常用的電解質(zhì)鋰鹽，是未來鋰鹽開展的方向。雖然實(shí)驗(yàn)室里也有用LiClO4、LiAsF6等作電解質(zhì)，但由于運(yùn)用LiClO4的電池高溫功能欠好，再加之LiClO4本身受撞擊容易爆破，又是一種強(qiáng)氧化劑，用于電池中安全性欠好，不適合鋰離子電池的工業(yè)化大規(guī)模運(yùn)用。

LiPF6對(duì)負(fù)極安穩(wěn)，放電容量大，電導(dǎo)率高，內(nèi)阻小，充放電速度快，但對(duì)水分和HF酸極端靈敏，易于發(fā)作反應(yīng)，只能在枯燥氣氛中操作(如環(huán)境水分小于20*10的手套箱內(nèi))，且不耐高溫，80℃～100℃發(fā)作分化反應(yīng)，生成五氟化磷和氟化鋰，提純困難，因而制造電解液時(shí)應(yīng)控制LiPF6溶解放熱導(dǎo)致的自分化及溶劑的熱分化。國內(nèi)出產(chǎn)的LiPF6百分含量一般可以達(dá)標(biāo)，但是HF酸含量太高，無法直接用于制造電解液，須經(jīng)提純。曩昔LiPF6依靠進(jìn)口，但現(xiàn)在國內(nèi)有一些廠家也能供給質(zhì)量好的產(chǎn)品，如汕頭市金光高科有限公司、天津化工規(guī)劃研討院、山東肥城市興泰化工廠等。國外出產(chǎn)的LiPF6質(zhì)量較好，制造成電解液，水分和HF酸含量安穩(wěn)，電解液不會(huì)變粘發(fā)紅。

1.3添加劑

添加劑的種類繁復(fù)，不同的鋰離子電池出產(chǎn)廠家對(duì)電池的用途、功能要求不一，所挑選的添加劑的側(cè)重點(diǎn)也存在差異。一般來說，所用的添加劑首要有三方面的效果：

(1)電解液中參加苯甲醚改進(jìn)SEI膜的功能

在鋰離子電池電解液中參加苯甲醚或其鹵代衍生物，可以改進(jìn)電池的循環(huán)功能，削減電池的不可逆容量丟失。

(2)參加金屬氧化物下降電解液中的微量水和HF酸

如前所述，鋰離子電池對(duì)電解液中的水和酸要求十分嚴(yán)厲。碳化二亞胺類化合物能阻撓LiPF6水解成酸，別的，一些金屬氧化物如Al2O3、MgO、BaO、Li2CO3、CaCO3等被用來清除HF。但是相關(guān)于LiPF6的水解而言除酸速度太慢，而且難于濾除干凈。在鋰電池電解液中Li、P、F三種元素含量總和為96.3%，其他首要雜質(zhì)元素Fe、K、Na、CI、A1等含量總和為0.055%。

(3)避免過充電、過放電

電池出產(chǎn)廠家對(duì)電池耐過充放功能的要求十分火急。傳統(tǒng)防過充電經(jīng)過電池內(nèi)部的保護(hù)電路，現(xiàn)在希望向電解液中參加添加劑，如聯(lián)苯類、咔唑類等化合物，該類化合物正處于研討階段。

2、鋰離子電池電解液需具備條件

鋰離子電池選用的電解液是在有機(jī)溶劑中溶有電解質(zhì)鋰鹽的離子型導(dǎo)體。一般作為有用鋰離子電池的有機(jī)電解液應(yīng)該具備以下功能：

(1)離子電導(dǎo)率高，一般應(yīng)到達(dá)10-3～2*10-3S/cm;鋰離子遷移數(shù)應(yīng)接近于1;

(2)電化學(xué)安穩(wěn)的電位范圍寬;必須有0～5V的電化學(xué)安穩(wěn)窗口;

(3)熱安穩(wěn)好，運(yùn)用溫度范圍寬;

(4)化學(xué)功能安穩(wěn)，與電池內(nèi)集流體和活性物質(zhì)不發(fā)作化學(xué)反應(yīng);

(5)安全低毒，最好可以生物降解。

適合的溶劑需其介電常數(shù)高，粘度小，常用的有烷基碳酸鹽如PC、EC等極性強(qiáng)，介電常數(shù)高，但粘度大，分子間效果力大，鋰離子在其中移動(dòng)速度慢。而線性酯，如DMC(二甲基碳酸鹽)、DEC(二乙基碳酸鹽)等粘度低，但介電常數(shù)也低，因而，為取得具有高離子導(dǎo)電性的溶液，一般都選用PC+DEC，EC+DMC等混合溶劑。這些有機(jī)溶劑有一些味道，但整體來說，都是能契合歐盟的RoHS,REACH要求的，是毒害性很小、環(huán)保有好性的資料。

現(xiàn)在開發(fā)的無機(jī)陰離子導(dǎo)電鹽首要有LiBF4、LiPF6、LiAsF6三大類，它們的電導(dǎo)率、熱安穩(wěn)性和耐氧化性次序如下：

電導(dǎo)率：LiAsF6≥LiPF6>LiBF4

熱安穩(wěn)性：LiAsF6>LiBF4>LiPF6

耐氧化性：LiAsF6≥LiPF6≥LiBF4

LiAsF6有十分高的電導(dǎo)率、安穩(wěn)性和電池充電放電率，但由于砷的毒性限制了它的應(yīng)用，現(xiàn)在最常用的是LiPF6。

3、全球鋰離子電池電解液開展現(xiàn)狀

近年來，全球鋰離子電池電解液工業(yè)開展平穩(wěn)，商場(chǎng)首要集中于日本宇部公司和韓國ECOPRO株式會(huì)社，兩家公司大約占全球商場(chǎng)份額的50%。排在這以后的企業(yè)依次為：三菱化學(xué)、富山化學(xué)、三井化學(xué)、岸田化學(xué)、張家港國泰榮華及其他企業(yè)。

國產(chǎn)電解液是從2002年進(jìn)入商場(chǎng)逐漸取代進(jìn)口產(chǎn)品的，經(jīng)過不斷改進(jìn)和進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量已到達(dá)國際先進(jìn)水平。現(xiàn)在國內(nèi)電池出產(chǎn)商電解液配套已基本完成國產(chǎn)化，只有少部分運(yùn)用進(jìn)口電解液。

國內(nèi)出產(chǎn)電解液的首要單位有江蘇國泰(002091)旗下國泰榮華、天津金牛、東莞杉杉、汕頭金光、珠海賽緯電子、廣州天賜、北京創(chuàng)亞化工公司等10余家。年出產(chǎn)能力都在千噸級(jí)以上，觸及高、中、低端各個(gè)商場(chǎng)，可滿意我國鋰離子電池出產(chǎn)的需要，并有部分出口。