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電解液發(fā)展歷史,鋰電電解液與水的關(guān)系

來源:存能電氣  日期:2019-08-13 10:45  瀏覽量:

  電解液發(fā)展歷史,鋰電電解液與水的關(guān)系。在傳統(tǒng)電池中,通常使用水作為溶劑的電解液體系,電解液是鋰電池的重要組成部分,所以把握好電解液各個組成部分是我們能夠充分發(fā)揮電池性能的關(guān)鍵。作為鋰離子電池關(guān)鍵材料之一,電解液連接電池的正負(fù)極,不僅要具備較高的鋰離子電導(dǎo)率,還要有極好的電子絕緣性。

鋰電電解液.jpg

  電解液的發(fā)展歷史

  電解液作為鋰電池四大材料之一,早期僅有少數(shù)國外企業(yè)能夠生產(chǎn)。成于20世紀(jì)90年代后期的我國鋰離子電池企業(yè)(如比亞迪、天津力神、ATL等)初期完全依賴于進(jìn)口電解液,價格昂貴、交貨周期長等弊病非常不利于新興鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從2001年開始,國產(chǎn)電解液開始進(jìn)入市場,電解液售價迅速下降,開始逐步取代進(jìn)口電解液。

  第一代:硼酸+乙二醇體系,已發(fā)明50多年了,水的含量較高,否則電導(dǎo)率太低。硼酸和乙二醇酯化以及硼酸變成偏硼酸都會產(chǎn)生水,水少量存在于電解液中有助于支持氧化物的形成,對于提高氧化膜的修復(fù)能力是有益處的,但大量的水會引起電極箔的腐蝕,產(chǎn)生氫氣,并且在高溫下的蒸汽壓較高,容易致使電容器爆裂。所以這種體系的電容器無法用在105℃。

  第二代:直鏈羧酸鹽+硼酸+乙二醇體系,改進(jìn)目標(biāo)是如何降低并控制水的含量,這意味著必須使用硼酸替代物或其它溶劑,以便獲得水含量穩(wěn)定、低阻抗的電解質(zhì)。目前國內(nèi)仍有使用的改進(jìn)體系為硼酸+直鏈羧酸銨鹽(DCA)+乙二醇體系。該體系雖能一定程度地降低水含量并具有使用成本低的優(yōu)點,

  第三代:直鏈羧酸鹽+乙二醇體系,鋁電解電容器在漏電流方面較第二代電解液有較顯據(jù)改善,但羧酸鹽由于分子量的增大閃火上升,但其溶解量下降。

  第四代:支鏈羧鹽+乙二醇體系,支鏈羧酸鹽取代或部分取代直鏈羧鹽,支鏈羧酸鹽溶解量大,熱穩(wěn)定性較優(yōu),但造價一般較高。

  目前,全球鋰離子電池電解液的供應(yīng)商主要集中在中、日、韓三國。日本及韓國的主要廠商包括日本宇部興產(chǎn)株式會社、三菱化學(xué)株式會社及韓國旭成化學(xué)(Panax-Etec)等。我國電解液產(chǎn)業(yè)起步晚于日本和韓國,但發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,經(jīng)過多年來持續(xù)的工藝改進(jìn)和技術(shù)積累,已經(jīng)具備了一定的國際競爭能力,我國已經(jīng)成為全球最大的鋰電池電解液生產(chǎn)國,電解液企業(yè)在全球市場的份額不斷擴(kuò)大。

  鋰電電解液與水的關(guān)系

  水對于各種類型的鹽類都有非常好的溶解性,溶解后的離子會與水分子形成溶劑化的外殼結(jié)構(gòu),同時水溶液具有安全、無毒和高電導(dǎo)率的優(yōu)勢,是一種理想的鋰電電解液。但是水的電化學(xué)窗口較窄(分解電位1.23V),同時一些正負(fù)極材料與水溶液接觸時不太穩(wěn)定,會發(fā)生副反應(yīng)。高濃度電解液是解決這一問題的有效方法。

  雖然水系鋰電池目前在能量密度上還處于劣勢,但是由于其安全、環(huán)保和高電導(dǎo)率等優(yōu)勢仍然在一些領(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新能源領(lǐng)域的一股新力量。

  有生物體內(nèi)的電解液(也稱電解質(zhì)),也有應(yīng)用于電池行業(yè)的電解液,以及電解電容器、超級電容器等行業(yè)的電解液。不同的行業(yè)應(yīng)用的電解液,其成分相差巨大,甚至完全不相同。電解液是化學(xué)電池、電解電容等使用的介質(zhì),有一定的腐蝕性,為他們的正常工作提供離子。

  在生活中,一般和機(jī)器、電器相關(guān)的時候,蒸餾水的作用主要是它不導(dǎo)電,保證機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定,延長電器使用壽命。在醫(yī)藥行業(yè),蒸餾水的作用是因為低滲作用。用蒸餾水沖洗手術(shù)傷口,使創(chuàng)面可能殘留的腫瘤細(xì)胞吸水膨脹,破裂,壞死,失去活性,避免腫瘤在創(chuàng)面種植生長。

  電解液由專用硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成,密度一般是1.24-1.30克每立方厘米。比重12.75-12.85G/CM3硫酸加純水,如果是電池使用過程中水消耗了,加入純水充電即可。

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