鋰離子電池電解質(zhì)的要求和作用

來源：存能電氣  日期：2019-09-09 09:53  瀏覽量：次

　　鋰離子電池電解質(zhì)的要求和作用。目前固態(tài)鋰電池可以分為無機固態(tài)電解質(zhì)電池和聚合物固態(tài)鋰電池兩種。電解質(zhì)的性能對整個電池的性能影響至關(guān)重要。它對電池循環(huán)性能、操作溫度范圍、電池的耐用程度有著極為重要的影響。對于鋰離子電池而言，電解質(zhì)的組成至少涉及兩方面:溶劑和鋰鹽。

　　鋰離子電池電解質(zhì)的作用

　　電解質(zhì)是構(gòu)成手機、筆記本、錄像機等攜帶機器的能源的鋰二次電池和鋰一次電池容量的核心物質(zhì)之一，并且提高移動陽極和陰極之間的流動性，起著媒質(zhì)作用的物質(zhì)。電解質(zhì)作為鋰離子電池的重要組成部分，在正、負(fù)極之間起著輸送離子傳導(dǎo)電流的作用，選擇合適的電解質(zhì)也是獲得高能量密度和功率密度、長循環(huán)壽命和安全性能良好的鋰離子二次電池的關(guān)鍵。

　　鋰電池的電解質(zhì)就是在電池中，電解液與電極材料之間的相互作用，其本身存在分解反應(yīng)，幾乎參與了電池內(nèi)部發(fā)生的所有反應(yīng)過程。目前鋰離子電池中包含的電解液多為有機體系，在過充、過放、短路及熱沖擊等等濫用的狀態(tài)下，電池溫度迅速升高，電解液普遍存在易燃的問題，常常會導(dǎo)致電池起火，甚至爆炸。

　　電解質(zhì)是鋰離子電池的重要組成部分，在正、負(fù)兩極之間起輸運離子、傳導(dǎo)電流的作用。從相態(tài)上來分，鋰離子電池電解質(zhì)可分為液態(tài)、固態(tài)和熔融鹽電解質(zhì)三類。

　　鋰離子電池電解質(zhì)要求

　　●鋰離子電導(dǎo)率：電解質(zhì)不具有電子導(dǎo)電性，但必須具有良好的離子導(dǎo)電性，一般溫度范圍內(nèi),電解質(zhì)的電導(dǎo)率在1×10-3~2×10-3S/cm之間。作為電解質(zhì)，其必須具有優(yōu)異的離子導(dǎo)電性和電子絕緣性，使其發(fā)揮離子傳輸介質(zhì)的功能，同時減少本身的自放電。

　　●離子遷移數(shù)：鋰電池內(nèi)部輸運電荷依賴離子的遷移，高離子遷移數(shù)可減小電極反應(yīng)時的濃差極化，使電池產(chǎn)生高的能量密度和功率密度。理想的鋰離子遷移數(shù)應(yīng)盡量接近1。

　　●穩(wěn)定性：電解質(zhì)與電極直接接觸時,應(yīng)盡量避免副反應(yīng)的發(fā)生，這就要求電解質(zhì)要具備一定的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

　　●機械強度：鋰離子電池電解質(zhì)需要有足夠高的機械強度以滿足電池的大規(guī)模生產(chǎn)包裝過程。Li等將三甲基磷酸酯（TMP）作為高電壓電解液的添加劑，以Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2作為電池的正極并測試，結(jié)果表明，電解液中添加1%TMP，可以顯著提高電池的倍率性能和循環(huán)性能。

　　●優(yōu)異的力學(xué)性能：由于與正負(fù)極直接接觸，聚合物鋰電池電解質(zhì)應(yīng)該具有較強的韌性，在電池組裝、儲存以及使用過程中能夠去承受應(yīng)力的變化，不能發(fā)生脆裂。同時作為隔膜使用，也要具有相當(dāng)?shù)臋C械強度去抑制鋰枝晶的產(chǎn)生與刺穿，防止正負(fù)極的短路。

　　總的來說，在動力鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)在主流的液態(tài)電解質(zhì)和凝膠態(tài)電解質(zhì)都存在一定的安全隱患，因此，發(fā)展防短路、防過充、防熱失控、防燃燒及不燃性電解液是應(yīng)對動力電池安全性的關(guān)鍵。