鋰離子電池電解質(zhì)的作用和要求有哪些？2021-10-28 14:25
目前固態(tài)鋰電池可以分為無(wú)機(jī)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(duì)整個(gè)電池的性能影響至關(guān)重要。它對(duì)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(duì)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(dòng)陽(yáng)極和陰極之間的流動(dòng)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(zhǎng)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(guò)程。目前鋰離子電池中包含的電解液多為有機(jī)體系，在過(guò)充、過(guò)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(wèn)題，常常會(huì)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(yùn)離子、傳導(dǎo)電流的作用。從相態(tài)上來(lái)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(lèi)。
鋰離子電池電解質(zhì)要求
1、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(shí)減少本身的自放電。
2、離子遷移數(shù)：鋰電池內(nèi)部輸運(yùn)電荷依賴(lài)離子的遷移，高離子遷移數(shù)可減小電極反應(yīng)時(shí)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。
3、穩(wěn)定性：電解質(zhì)與電極直接接觸時(shí),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。
4、機(jī)械強(qiáng)度：鋰離子電池電解質(zhì)需要有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度以滿(mǎn)足電池的大規(guī)模生產(chǎn)包裝過(guò)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(cè)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。
5、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(qiáng)的韌性，在電池組裝、儲(chǔ)存以及使用過(guò)程中能夠去承受應(yīng)力的變化，不能發(fā)生脆裂。同時(shí)作為隔膜使用，也要具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)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(lái)說(shuō)，在動(dòng)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(guò)充、防熱失控、防燃燒及不燃性電解液是應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池安全性的關(guān)鍵。
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