鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1294次 | 2022年01月05日
充電鋰電池電解液超全面介紹
最近三星NOTE7的爆炸事件想必大家一定有所耳聞，但和其感嘆那些令人觸目驚心的照片，我們更應(yīng)該對(duì)事件的原因好好分析一番。事后三星電子我國(guó)區(qū)稱(chēng)，在我國(guó)地區(qū)銷(xiāo)售的GalaxyNote7供應(yīng)商是ATL，采用的并非是由供應(yīng)商三星SDI制造的會(huì)發(fā)生爆炸的電池。據(jù)SDI內(nèi)部人士的評(píng)論分析，手機(jī)電池起火的原因是由于電池R角位出現(xiàn)了導(dǎo)致正負(fù)極短路的問(wèn)題，電池采用卷繞工藝制作，使用的是常規(guī)的液態(tài)鋰離子電池電解液。
好了，關(guān)鍵來(lái)了!我們了解，常規(guī)的鋰離子電池采用的都是非水有機(jī)溶劑，當(dāng)電池由于內(nèi)部短路而發(fā)熱時(shí)，電解液受熱分解出現(xiàn)氣體，輕則電池膨脹，重則導(dǎo)致電池爆炸。
那么"神秘"的電解液到底是什么呢？小編通過(guò)搜尋各方資料整理了有關(guān)電解液的相關(guān)知識(shí)，接下來(lái)就聽(tīng)小編來(lái)一一解析。
在傳統(tǒng)電池中，通常使用水作為溶劑的電解液體系，但是由于水的理論分解電壓為1.23V，考慮到氫或氧的過(guò)電位，以水為溶劑的電解液體系的電池電壓最高也只有2V左右（例如鉛酸電池）；在鋰離子電池中，電池的工作電壓通常高達(dá)3~4V，傳統(tǒng)的水溶液已不再適用，因此必須采用非水電解液體系作為鋰離子電池的電解液。其中非水有機(jī)溶劑是電解液的主體成分。
一、電解液的重要成分
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電解液重要由三部分構(gòu)成：
（1）溶劑：環(huán)狀碳酸酯（pC、EC）；鏈狀碳酸酯（DEC、DMC、EMC）；羧酸酯類(lèi)（MF、MA、EA、MA、Mp等）；（用于溶解鋰鹽）
（2）鋰鹽：LipF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等；
（3）添加劑：成膜添加劑、導(dǎo)電添加劑、阻燃添加劑、過(guò)充保護(hù)添加劑、控制電解液中H2O和HF含量的添加劑、改善低溫性能的添加劑、多功能添加劑；
用于鋰離子電池的電解質(zhì)一般應(yīng)該滿(mǎn)足以下基本要求：
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
a.高的離子電導(dǎo)率，一般應(yīng)達(dá)到1x10-3~2x10-2S/cm；
b.高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在較寬的電壓范圍內(nèi)不發(fā)生分離；
c.較寬的電化學(xué)窗口，在較寬的電壓范圍內(nèi)保持電化學(xué)性能的穩(wěn)定；
d.和電池其他部分例如電極材料、電極集流體和隔膜等具有良好的相容性；
e.安全、無(wú)毒、無(wú)污染性。
重要溶劑組分理化參數(shù)：
重要溶劑組分充電過(guò)程中的反應(yīng)：
幾種常用鋰鹽的簡(jiǎn)單性能比較：
LiBF4：低溫性能比較好，但是價(jià)格昂貴和溶解度比較低；
LipF6：綜合性能比較好，缺點(diǎn)是易吸水水解；
LiAsF6：綜合性能比較好，但是毒性太大；
LiClO4：綜合性能比較好，但是強(qiáng)氧化性導(dǎo)致安全性不高；
LiBOB：高溫性能比較好，尤其能擬制溶劑對(duì)負(fù)極的插入破壞，但是溶解度太低。
電解質(zhì)鋰鹽在充電過(guò)程中的反應(yīng)：
電解質(zhì)鋰鹽的一些理化參數(shù)：
二、電解液添加劑重要分類(lèi)：
成膜添加劑：
優(yōu)良的SEI膜（固體電解質(zhì)薄膜）具有有機(jī)溶劑不容性，允許鋰離子自由的進(jìn)出電極而溶劑分子無(wú)法穿越，從而阻止溶劑分子共插對(duì)電極的破壞，提高電池的循環(huán)效率和可逆容量等性能。
其重要分為無(wú)機(jī)成膜添加劑（SO2、CO2、CO等小分子以及鹵化鋰等）和有機(jī)成膜添加劑（氟代、氯代和溴代碳酸酯等，借助鹵素原子的吸電子效應(yīng)提高中心原子的得電力能力，使添加劑在較高的電位條件下還原并有效鈍化電極表面，形成穩(wěn)定的SEI膜。）另有Sony公司專(zhuān)利報(bào)道，在鋰離子電池非水電解液中加入微量苯甲醚或其鹵代衍生物，能改善電池的循環(huán)性能，減少電池不可逆容量的損失。
導(dǎo)電添加劑：
對(duì)提高電解液導(dǎo)電能力的添加劑的研究重要著眼于提高導(dǎo)電鋰鹽的溶解和電離以及防止溶劑共插對(duì)電極的破壞。
其按用途類(lèi)型可分為和陽(yáng)離子用途型（重要包括一些胺類(lèi)和分子中含有兩個(gè)氮原子以上的芳香雜環(huán)化合物以及冠醚和穴狀化合物）、和陰離子用途型（陰離子配體重要是一些陰離子受體化合物，如硼基化合物）及和電解質(zhì)離子用途型（中性配體化合物重要是一些富電子基團(tuán)鍵合缺電子原子N或B形成的化合物，如氮雜醚類(lèi)和烷基硼類(lèi)）。
阻燃添加劑：
作為商業(yè)化應(yīng)用，鋰離子蓄電池的安全問(wèn)題依然是制約其應(yīng)用發(fā)展的重要因素。鋰離子蓄電池自身存在著許多安全隱患，如充電電壓高，而且電解質(zhì)多為有機(jī)易燃物，若使用不當(dāng)，電池會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)甚至爆炸。因此，改善電解液的穩(wěn)定性是改善鋰離子電池安全性的一個(gè)重要方法。在電池中添加一些高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)和不易燃的溶劑可改善電池的安全性。
重要分為(1)有機(jī)磷化物(2)有機(jī)氟代化合物(3)鹵代烷基磷酸酯
過(guò)充保護(hù)添加劑：
關(guān)于采用氧化還原對(duì)進(jìn)行內(nèi)部保護(hù)的方法人們進(jìn)行了廣泛的研究，這種方法的原理是通過(guò)在電解液中添加合適的氧化還原對(duì)，在正常充電時(shí)這個(gè)氧化還原對(duì)不參加任何化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，而當(dāng)電池充滿(mǎn)電或略高于該值時(shí)，添加劑開(kāi)始在正極上氧化，然后擴(kuò)散到負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，如下式所示。
正極：R→O+ne-
負(fù)極：O+ne-→R
最佳的過(guò)充電保護(hù)添加劑應(yīng)該具有4.2~4.3V的截止電壓，從而滿(mǎn)足鋰離子蓄電池大于4V電壓的要求，總的來(lái)說(shuō)，這一部分的研究工作還有待進(jìn)一步研究。
