锂离子电解液的介绍英文PPT
锂电池电解液详解.ppt
2ROCO2Li+H2O HF+ROLi Li2CO3+2HF ROCO2Li+2HF
Li2CO3+CO2+2ROH LiF+ROH
LiF+H2CO3 nLiF+ROH+H2CO3+ROH
破环电极活性物质 HF与正极氧化物材料反应
导致电池胀气、极化增大、容量衰减、循环性降低等
❖ 变色
正常电解液
保存不当,变色电解液
用量少,见效快
特点:
(1) 较少用量即能改善电池的一种或几种性能; (2) 对电池性能无副作用,不与电池中其它材料发生副反应; (3) 与有机溶剂有较好的相溶性,甚至能完全溶于其中; (4) 价格相对较低; (5) 无毒性或毒性较小。
锂离子电池基本结构ppt课件
120 mAh/g
电位平 台 3.7V
4V
4.2V
性价比 3 2 1
特点
性能稳定,高比容量,放电平 台平稳
高比容量,价格较低热稳定性 较差,
低成本,高温循环和存放性能 较差
10
1
LiCoO2正极材料
具有层状结构,理论容量274 mAh/g,实际容量140mAh/g 充放电过程中,层状结构易转化为尖晶石结构,高温循环性 能差。
负极 采用石墨层间化合物LiXC6; 隔膜 聚烯烃微孔膜(PE / PP); 电解液 锂盐的有机溶液(LiPF6+PC /EC/DMC) 外壳五金件 铝/钢壳、盖板、极耳、绝缘片
3
锂离子电池结构示意图
4
1、锂离子电池结构——正极
(1)正极物质:活性物质、导电剂(碳黑)、黏结剂 组 (2)正极集流体:Al箔 成 (3)正极极耳:Al带
13
4
LiFePO4正极材料
具有橄榄石型结构,具有层状结构,理论容量274mAh/g, 实际容量170mAh/g,原料资源丰富,价格低廉,且无毒对 环境友好。
离子和电子电导率低,大电流放电性能不好。
解决途径:加入导电性物质、掺杂、包覆。
14
层状结构材料( LiCoO2、 LiNiO2等)
15
尖晶石结构材料LiMn2O4
Li-ion Battery 第四章 锂离子电池基本结构
;.
1
一、锂离子电池的组成
正极
LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn2O4 等
电池组成
负极
人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等
电解质
有机溶剂电解质(液态) 聚合物电解质(固态、凝胶)
专业英语-锂离子电池
3. Expensive to manufacture - about 40 percent higher in cost than nickel-cadmium.
4. If a LIB is fully discharged, Application
Chemical name
Material Abbreviation Short form Applications
Lithium Cobalt Oxide*
LiCoO2 (60% Co)
Lithium Manganese Oxide*
LiMn2O4
Lithium Iron Phosphate* LiFePO4
5. Not fully mature - metals and chemicals are changing on a continuing basis.
The Lithium-Ion battery has three basic shape size: the cylindrical , Prismatic or brickshaped, flat sandwich
In 1992, Sony first invented Li-ion battery for consumer electronics.
Owing to its ascendant performance, now lithium-ion is the fastest growing and most promising battery chemistry.
electric powertrain
and grid storage
锂电池电解液简介演示
在充电和放电过程中,电解液通 过可逆的锂离子迁移实现电能的 储存和释放。
电解液的构成
01
02
03
04
成分
电解液主要由有机溶剂、锂盐 和其他添加剂组成。
有机溶剂
通常采用碳酸酯类有机溶剂, 如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯
酯(PC)等。
锂盐
核心成分,通常为锂离子盐, 如LiPF6、LiBF4等。
添加剂
06
相关案例及实践应用展示
案例一:某公司新型电解液研发成果展示
总结词
成果显著、具有突破性
VS
详细描述
该公司成功研发出一款新型锂电池电解液 ,具有高能量密度、长寿命、环保等优点 ,为锂电池行业带来了突破性的成果。
案例二
总结词
强强联合、性能卓越
详细描述
该公司将新型电池材料与新型电解液结合应 用,产生了强强联合的效果,电池性能得到 了显著提升。
动力电池领域对电解液的导电性能、 热稳定性和化学稳定性有较高的要求 ,以确保电池的安全和可靠运行。
储能领域
储能电站、储能系统等储能领域中,锂电池电解液作为关键 材料之一,承担着储存和释放电能的任务。
储能领域对电解液的循环寿命、安全性和成本有较高的要求 ,以确保储能系统的长期稳定运行和经济效益。
其他领域
特性
高电化学稳定性、低粘度、高离子导 电性、对电极材料兼容性好等。
添加剂电解液
常用添加剂
阻燃剂、过氧化稳定性、增强抗氧化性等。
特殊电解液
特殊类型
高温电解液、低温电解液、凝胶型电解液、固体电解质等。
特性
适应特殊环境要求、提高安全性、降低成本等。
为改善电解液性能而添加的成 分,如稳定剂、防过充剂、阻
锂离子电解液的介绍英文PPT
Face these challenges, what we can do?
LiBOB or LiPF6 , which is suitable?
Since a new lithium salt-lithium bis(oxalate)borate was disclosed by Lischka 1999 firstly , and it was successfully syntheticed by the united states air force laboratory in 2000. A novel lithium salt, (LiBOB), which possesses good film-forming property and high thermal stability, is becoming the most potential salt to replace commercial LiPF6 for lithium-ion battery electrolytes in recent years.
1.on the conductivity
Salt(1mol/L) Co-sovent Specific conductivity(ms/cm)
Li(CF3SO2)2N
DMC DEC MP
9.2 6.5 8.8 11.2 7.8 10.3
LiPF6
DMC DEC MP
Electrolyte additives – three primary functions
Face these challenges what we can do?
Electrolyte additives are one of significant measurements for safety currently recognized of lithium batteries. You can improve the all kinds of performance by adding different additives.
锂离子电解液
ropylenecarbonate)、DMC(dim ethyl carbonate)、DEC (diethyl carbonate),多数采用混合溶剂,如EC2DMC 和PC2DMC 等。
导电盐有L iClO 4、L iPF6、L iBF6、L iA sF6 和L iO SO 2CF3,它们导电率大小依次为L iA sF6> L iPF6> L iClO 4>L iBF6> L iO SO 2CF3。
L iClO4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等安全性问题,一般只局限于实验研究中;L iAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好,但含有有毒的A s,使用受到限制;L iBF6化学及热稳定性不好且导电率不高,LiO SO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用,较少使用;虽然LiPF6会发生分解反应,但具有较高的离子导电率,因此目前锂离子电池基本上是使用L iPF6。
目前商用锂离子电池所用的电解液大部分采用L iPF6 的EC2DMC,它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。
2、固体电解液用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量,其理论容量高达3862mAh·g-1,是石墨材料的十几倍,价格也较低,被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料,但会产生枝晶锂。
采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长,使得金属锂用作阳极材料成为可能。
此外使用固体电解质可避免液态电解液漏液的缺点,还可把电池做成更薄(厚度仅为0.1mm )、能量密度更高、体积更小的高能电池。
破坏性实验表明固态锂离子电池使用安全性能很高,经钉穿、加热( 200℃)、短路和过充(600%) 等破坏性实验,液态电解质锂离子电池会发生漏液、爆炸等安全性问题,而固态电池除内温略有升高外(<20℃)并无任何其它安全性问题出现。
固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性、成本低等特点,既可作为正负电极间隔膜用又可作为传递离子的电解质用。
锂离子电池电解液英文资料
锂离子电池电解液英文资料Lithium-ion Battery ElectrolyteElectrolyte is a key component of lithium-ion batteries, which are widely used in portable electronic devices and electric vehicles. It plays a critical role in the overall performance and safety of the battery system. The electrolyte serves as a medium for lithium ions to shuttle between the positive and negative electrodes during charge and discharge cycles.The electrolyte commonly used in lithium-ion batteries is a mixture of organic solvents, lithium salts, and additives. Organic solvents provide high conductivity and dissolve lithium salts to form ionic solutions. The most commonly used solvents include ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC).Lithium salts, such as lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium perchlorate (LiClO4), and lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF3SO3), provide the necessary lithium ions for electrochemical reactions. These salts are usually added to the electrolyte in a concentration of 0.5-1.5 M.Additives are used to improve the performance and safety of the lithium-ion battery. They can enhance the stability and cycling life of the electrode-electrolyte interface, suppress the formation of lithium dendrites, and improve the thermal stability of the electrolyte. Common additives include vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), and lithium salt complexes.The electrolyte composition and properties are carefully designed to optimize the performance and safety of thelithium-ion battery. High ionic conductivity is essential for efficient charge and discharge processes. However, excessive conductivity can lead to side reactions, increased battery self-discharge, and thermal instability. Therefore, electrolytes with a balance between conductivity andstability are desired.In recent years, researchers have been actively developing new electrolytes with improved properties, such as high voltage stability, wide temperature range operation, and enhanced safety. Solid-state electrolytes, which eliminate the use of flammable organic solvents, are also being explored as a potential replacement for liquid electrolytes.Overall, the electrolyte is a crucial component of lithium-ion batteries, ensuring the efficient and safe operation of the battery system. Ongoing research and development efforts are focused on advancing electrolyte technology to enable the next generation of high-performance lithium-ion batteries.。
Li-ion-Battery-introduction锂离子电池介绍教学教材
carbon materials
Li4Ti5O12
Metal lithium is deposited on the carbon surface.It can explosively react with a variety of materials. Burning, explode and gas expansion are all protential safety problems.
safety
great
good
good
bad
bad
temp(℃)
-20~75
<50
low temp stable
-20 ~55
N/A
Page 11
poisonous
not bad -20 ~55
Li-ion battery anode materials
LiCoO2
LiNiO2
LiMn2O4
poor safety, high cost
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Li-ion battery electrolyte
Electrolyte is one of four major part of the Li-ion battery,which plays an important role in Li+ transfer and has an effect on Capacity, work temperature range cycle and safety of the battery.
purification
fine purification
electrolyte
solution prepare
stir
电解液培训PPT讲稿
高温( 45℃ )、循环
LE-3501M系列 性能良好
4 圆柱 磷酸铁锂
过充
LE- 3501B01
满足圆柱过充(3C, 10V)的要求
一、按应用领域分类
序
类别
号
倍率型
动 力 5电 池
锰酸锂 磷酸铁锂
产品型号 LE-3501
LE-16
LE- 41系列 LE-3508 LE-35系列
应用领域
多应用于电动工具
一①E、C:锂极性离溶子剂,电溶池解锂用盐电并具解有液成膜基作本用,常系识必不可 少组分。 ②DMC:弱极性溶剂,黏度低,有利于电导率的增加,
多用于倍率型及要求浸润性好的电解液。 ③EMC:易少量分解成DMC、DEC,与EC搭配多用于 铝
壳电池。 ④DEC:沸点高,与EMC、PC混用,多用于高温型电解
10.5±0.2
适合软包、铝壳锂离子
电池(85℃4h,鼓胀
LE-13408
EC/DEC/EMC LiPF6 添加剂
1.22±0.03
9.2±0.2
<5% )
二、按功能分类
技术指标
型号
体系
密度 (20℃) (g/cm3)
电导率(25℃) (ms/cm)
性能
倍 率 LE-3501 型
EC/DMC/EMC LiPF6 添加剂
一、锂离子电池用电解液基本常识
一、锂离1子.2常电用池锂用盐电介解绍液基本常识
电解液常用锂盐有LiPF6、LiClO4、 LiAsF6、LiBF4等。
1.2.1LiPF6的相关知识 LiPF6容易跟水反应,主要评价锂盐 的指标有:酸度、不溶物、金属离子
含量等。
一、锂离子1.2电添池加用剂电介绍解液基本常识
《锂离子电池电解液》课件
电解液主要由溶剂、锂盐和其他添加剂组成。其 中,溶剂是电解液的主要成分,决定了电解液的 基本性质;锂盐是传导锂离子的介质;添加剂则 可改善电解液的某些性能。
02
电解液的物理化学 性质
电导率
总结词
电导率是衡量电解液传导电流能力的重要参数。
详细描述
电导率决定了锂离子在电解液中的迁移速度,进而影响电池的充放电性能。高 电导率的电解液有助于提高电池的倍率性能。
乳化法
将锂盐、有机溶剂和水等原料混合,通过乳化剂的作用形成稳定的乳液,再经过蒸发、 冷却等处理得到电解液。该方法操作简便,环境友好,但乳化剂的用量和稳定性控制要
求较高。
电解液的优化策略
添加剂改性
有机溶剂优化
通过添加特定的添加剂,如成膜剂、 阻燃剂、导电剂等,改善电解液的性 能。该方法简单易行,但添加剂的选 择和用量需经过精心设计。
03
同,但都需要具备较高的稳定性和安全性。
THANKS
感谢您的观看
研究高电压下的电解液稳定性,以适应锂离 子电池高能量密度的需求。
阻燃电解液
开发具有阻燃性能的电解液,提高电池的安 全性,降低燃烧和爆炸的风险。
降低成本与环保问题
要点一
低成本制备技术
研究电解液的低成本制备技术,如溶剂法、一步法等,以 降低生产成本。
要点二
绿色环保电解液
开发环保型的电解液,减少对环境的影响,如使用可再生 资源或无毒溶剂等。
快速充电
02
03
循环稳定性
具有良好电化学性能的电解液可 以降低内阻,允许电流更快地通 过,从而缩短充电时间。
良好的电解液可以减少电池在充 放电过程中的容量衰减,提高电 池的循环寿命。
安全性能
锂电池电解液培训资料PPT(共 30张)
1、SEI(solid electrolyte interface) 成 膜添加剂
有机成膜添加剂-硫代有机溶剂
硫代有机溶剂是重要的有机成膜添加剂,包括亚硫酰基添加剂和磺酸酯
添加剂。ES(ethylene sulfite, 亚硫酸乙烯酯)、PS(propylene sulfite, 亚硫 酸丙烯酯)、DMS(dimethylsulfite, 二甲基亚硫酸酯)、DES(diethyl sulfite, 二乙基亚硫酸酯)、DMSO(dimethyl sulfoxide, 二甲亚砜)都是常用的亚硫酰 基添加剂 ,亚硫酰基添加剂还原分解形成SEI膜的主要成分是无机盐Li2S、 Li2SO3 或Li2SO4 和有机盐ROSO2Li, 碳负极界面的成膜能力大小依次 为:ES>PS>>DMS>DES,链状亚硫酰基溶剂不能用作PC基电解液的添 加剂,因为它们不能形成有效的SEI 膜,但可以与EC溶剂配合使用,高粘 度的EC 具有强的成膜作用,可承担成膜任务,而低粘度的DES 和DMS 可 以保证电解液优良的导电性磺酸酯是另一种硫代有机成膜添加剂,不同体 积的烷基磺酸酯如1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、甲基磺酸乙酯和 甲基磺酸丁酯具有良好的成膜性能和低温导电性能,是近年来人们看好的 锂离子电池有机电解液添加剂
在PC 基电解液中加入10%的1,2-三氟乙酸基乙烷[1,2-bis(trifluoracetoxy)-ethane, 简称BTE]后,电极在1.75V(vs.Li/Li+)发生成膜反应, 可有效抑制PC 溶剂分子的还原共插反应,并允许锂可逆地嵌入与脱嵌,提高 碳负极的循环效率。氯甲酸甲酯、溴代丁内酯的使用也可以使碳负极的不可 逆容量降低60%以上。
乙酰胺及其衍生物和含氮芳香杂环化合物,如对二氮(杂)苯与间二氮(杂)苯 及其衍生物[26]等具有相对较大的分子量可避免配体的共插,在有机电解 液中添加适量的这类物质,能够明显改善电池性能;
Li-ion-Battery-introduction锂离子电池介绍PPT课件
level
Page 10
Li-ion Battery Capacity Calculation for Anode
Enclosure and metal package
Page 9
example LiCoO4,LiMnO4,LiCoMnOx,LiFePO4 (synthetic) graphite EC,PC ,EDC PE,PP,PP/PE/PP steel,aluminum
Li-ion Battery Performance requirements of anode materials
Page 3
Li-ion Battery Structure
Cylindrical Li-ion Battery structure
18650
Separator, cathode and anode are around the column.
Page 4
Li-ion Battery Structure
Prismatic Li-ion Battery Structure
Page 5
Li-ion Battery Structure
Coin Li-ion Battery structure
Page 6
Li-ion Battery Structure
Thin Film Li-ion Battery Structure
component Anode
material Li-embedded Transition metal oxides
【实用】锂离子的电解液PPT文档
电解液对电池性能的影响
1。对电池容量的影响 2。对电池内阻及倍率充放电性能的影响 3。对电池操作温度范围的影响 4。对电池储存和循环寿命的影响 5。对电池安全性的影响 6。对电池自放电的影响
2。SEI成膜机理
主要化学反应
R=Rs(物理内阻)+Ref(电极/电解液界面内阻)+Rf(极化内阻) 对电池内阻及倍率充放电性能的影响 主要仍然是电解液本身的挥发性和高度的可燃性。 杂质是造成自放电的重要原因。 电极集流体腐蚀,电极上的活性物质脱落或转移,失去应有的电化学活性。 电极活性物质在充放电过程中的活性比表面不断减小,电池工作是的电流密度增大,电池内阻逐渐升高。 一般为1mol/L锂盐的混合碳酸酯构成。 R=Rs(物理内阻)+Ref(电极/电解液界面内阻)+Rf(极化内阻) 低温时,电解液电导率下降,锂离子无法迁移,电池性能明显下降,甚至无法使用。 表现为电极与电解液的相容性。 电解液对电池性能的影响 低温时,电解液电导率下降,锂离子无法迁移,电池性能明显下降,甚至无法使用。 倍率充放电性能取决于Li+在电极材料中的迁移率、电解液的电导率、电极/电解液相界面的锂离子迁移性,后两者与电解液性质和组 成密切相关。 主要是正极/电解质的界面性质。 R=Rs(物理内阻)+Ref(电极/电解液界面内阻)+Rf(极化内阻) 正极的自放电是指电解液中的锂离子嵌入到正极材料的晶格中,而引发正极的自放电。 成膜较厚,不利于锂离子迁移,大电流充放能力差 对电池操作温度范围的影响
B。电极集流体腐蚀,电极上的活性物质脱落或转移,失去应有的电 化学活性。
5。对电池安全性的影响
过充时,负极表面发生金属锂沉积,正极表面出现电解质在高电 位条件下的氧化分解,电池发生热失控。
主要仍然是电解液本身的挥发性和高度的可燃性。
锂离子电池电解液简介---RD
27
添加剂PS BS
图9 含BS的电池在不同低温条件下的放电曲线
电池低温放电容量值
2019/7/17
LWN confidential
28
添加剂PS BS
图10 石墨电极在室温(a)和在70℃搁置24h后(b)的交流阻抗图
从以上阻抗图拟合得到的元件值
2019/7/17
LWN confidential
2019/7/17
LWN confidential
31
谢谢!
LWN confidential
5
电解质锂盐
双乙二酸硼酸锂 LiB(C204)2
LiBOB以硼原子为中心,呈现独特的四面体结构。硼原子具 有强烈的吸电子能力,由于B上的负电荷被周围两个草酸根 上的八个氧原子高度分散,使阴阳离子键的作用力减小,由 此使得LiBOB在有机溶剂中的溶解性增大。
2019/7/17
2019/7/17
LWN confidential
3
电解质锂盐
目前,商业化锂离子电池中所用的电解质盐是LiPF6, 但其热稳 定性能较差,热分解温度仅为30℃。
在电解质溶液中阴离子PF6-存在如下的平衡反应: LiPF6 = LiF+PF5
PF5是一种很强的路易斯酸,易于与有机溶剂反应,使平衡向右 移动,高温下平衡会加速右移。同时易水解生成HF,破坏
锂离子电池电解液简介
Prepare by: Z Jin &MW Guo Checked by: ZY Yu Report date: 2015-11-04
目录
何为电解液 电解质锂盐 电解液-溶剂
2019/7/17
LWN confidential
1
《锂离子电池电解液》课件
电解液的主要组成部分
电解质、溶剂和添加剂。电解质是电离物质, 溶剂是不带电的分子,添加剂用于改变电解 液的性质。
电解液的种类
电解液有几种类型,每种类型都有其自己的优点和缺点,常见的类型包括: • 有机电解液 • 硅酸盐电解液 • 氟聚酰亚胺电解液 • 温度响应型电解液
电解液基本性质
密度
粘度
介电常数
• 向高总成本电池发展 • 向高能量密度电池发展 • 向更安全的电池发展
结论
在未来,锂离子电池电解液将继续改进以满足越来越多的需求。我们期待在 未来的研究中,更多创新的电解液方案涌现。
电解液的性能参数
电解液的性能参数决定了电池的性能和可靠性。下面是几个关键参数: • 电导率 • 电化学稳定性 • 溶解性 • 热稳定性
电解液的优化
电解液优化可以提高电池性能和可靠性。下面是一些优化方法:Fra bibliotek添加剂优化
通过添加剂,可以改进电解液 的流动性能、电导性能和热稳 定性
离子液体的应用
离子液体可以提高电池的电化 学性能、热稳定性和可充性。
电解液的密度可能会影响它 的性能,如电池容量和导电 性。
电解液的粘度会影响其流动 性能, 对电子的传导性能有影 响。
介电常数是电解液电气性能 的关键参数之一。
1
溶解度
有时,电解质会因过度溶解而导致电
电导率
2
解液中的崩解。
电解质的电离程度以及电解液的成分
决定了电解液的导电性能。
3
热稳定性
电解液必须在高温下保持稳定,以避 免损坏设备或引发事故。
锂离子电池电解液
欢迎来到锂离子电池电解液的PPT课件。我们将会探索这种电池在技术和市 场上的最新发展和应用,让您对未来的电池技术有更深入的理解。
锂电池电解液介绍PPT课件
灌装
经搅拌均匀、检测合格的液体电解液在氩气 环境下被灌入电解液包装桶,进行编号,最 终进入仓库等待出厂。 由于电解液自身的物理、化学性质等因素, 入库的电解液应在短时间内使用,防止环境 等因素导致电解液的变质
第8页/共50页
电解液的组成
第9页/共50页
由于锂离子电池负极的电位与锂接近,比较活泼,在 水溶液体系中不稳定,必须使用非水、非质子性有机 溶剂作为锂离子的载体。
锂离子电池所使用的有机溶剂 1.碳酸酯类 2.羧酸酯类 3.醚类有机溶剂 4.含硫有机溶剂
第11页/共50页
1 碳酸酯类
碳酸酯类溶剂具有较好的电化学稳定性、较高的闪点 和较低的熔点在锂离子电池中得到广泛的使用。碳酸 酯类的溶剂就其结构而言,主要分为两类: 1.环状碳酸酯 PC和EC 2.链状碳酸酯 DMC、EMC、DEC
第42页/共50页
正极/电解液界面的化学作用
3.电解液中的导电锂盐参与正极表面成膜反应 LiPF6为溶质的电解液中,LiF和不同的氟化磷酸锂盐等组分 是正极表面膜的重要化学成分,这些锂盐分解的产物中LiF 的含量最高,主要是由于电解质锂盐分解出HF,HF与电 极表面固有的Li2CO3发生化学作用生成LiF的结果 4.其他作用 除电解液参与正极表面膜的形成外,正极材料自身的不稳 定性也对表面膜的形成有贡献。例如,锰酸锂在电化学过 程中的歧化反应引起二价锰的溶解,溶解的二价锰可以在 电极表面与电解液中的痕量HF反应生成MnF2,成为正极表 面膜的组分
第38页/共50页
电流密度对SEI膜的稳定性影响
由于各种离子的扩散速度不同和离子 迁移数不同,碳负极表面的电解液组 分还原分解实际上是多种反应竞争的 结果,所以在不同的电流密度下进行 电化学反应主体形式不同,导致膜的 组成不同。研究表明,电流密度对膜 的厚度影响不大,但是对膜的组成可 以显著改变
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Face these challenges, what we can do?
LiBOB or LiPF6 , which is suitable?
Since a new lithium salt-lithium bis(oxalate)borate was disclosed by Lischka 1999 firstly , and it was successfully syntheticed by the united states air force laboratory in 2000. A novel lithium salt, (LiBOB), which possesses good film-forming property and high thermal stability, is becoming the most potential salt to replace commercial LiPF6 for lithium-ion battery electrolytes in recent years.
Solute
LiPF6 ,LiBF4,LiClO4,LiAsF6,LiCF3SO. Conductivity: LiAsF6> LiPF6 >LiClO4>LiBF4 Thermal stability: LiAsF6>LiBF4 > LiPF6 Resistnce to oxidation: LiAsF6 > LiPF6 >LiBF4 >LiClO4
Characteristics of salt
Electrolyte salt LiClO4 advantages High conductivity disadvantages Strong oxidant Bad high temperature Performance and unsafe Toxic, high cost Bad thermal stability Sensitive to water Bad thermal stability
2、On the solid electrolyte interface It is possible to modify the anode surface chemistry by using active additives in solutions, whose reduction may form higly compact insoluble films. Eg: PC-based electrolyte Vinylene Carbonate to form a stable SEI layer.
1. Organic Solvent 2. Electrolyte Salt 3. Electrolyte Additives 4. Current development situation
Electrolyte additives – three primary functions
1、on the conductivity Freezing point, viscosity, dielectric constant and donating number of solvent. Eg: LiPF6 ,LiBF4,LiClO4,LiAsF6,LiCF3SO. DMC ,DEC , EMC`````
DMC It has completed the insulating or resistant to high temperatures, high flash point, low freezing point. It can works between long-term 5℃ ~ 80℃, excellent water resistence. Non-toxic, insipidity.
Vinylene Carbonate to form a stable SEI layer.
Q↑
C↑
ξ↑
Add VC quantity and circulation performance relationship
0.3C
1C
Add VC additives and different temperature discharge properties
1.on the conductivity
Salt(1mol/L) Co-sovent Specific conductivity(ms/cm)
Li(CF3SO2)2N
DMC DEC MP
9.2 6.5 8.8 11.2 7.8 10.3
LiPF6
DMC DEC MP
Electrolyte additives – three primary functions
Face these challenges what we can do?
Electrolyte additives are one of significant measurements for safety currently recognized of lithium batteries. You can improve the all kinds of performance by adding different additives.
1 2
EC+DEC+DMC (3.5:2.5:2.5) EC+DMC+EMC+ DEC (4:2:3:1) EC+DEC+DMC (1:1:0.8) EC+EMC+DMC (1.1:0.9:2.1) EC+DMC (1:1.5)
344 355
3
93.64
623
98.4
94.4
79.3
397
4
91.93
Two salts, have each their preponderance
Two salts, have each their preponderance
Room temperature
65℃
LiBOB
LiBOB formed a good crystalline phase and as show in XRD patterns, the impurity reduced. The conductivity of LiBOB based electrolyte is the half of that of LiPF6 counterpart from 0℃to 80℃ .In half cell, LiBOB has a superior chargedischarge capacity at elevated temperature than that of LiPF6
solvent
PC (PropyleneCarbonate) C4H6O3 EC (EthyleneCarbonate) C3H4O3 DEC (DimethylCarbonate) (key to SEI) DMC (Dimethyl cyclosiloxane)
DMC today's synthetic organic "new foundation".
LiAsF6 LiPF6 LiBF4
High conductivity Good thermal stability High conductivity High conductivity
At present LiPF6 is the common lithium salt which uses in commodity lithium-ion batteries. LiPF6 has poor hydrolysis stability and thermal stability and the hydrolysis product HF would adversely affected the performance of battery. The effective SEI film formed in the surface of the negative electrode only when LiPF6 and ethylene carbonate (EC) combining used. But high melt point (37℃) of EC become the limitation of the using of batteries at lower temperature.
The influence of solvent composition of the capacity holding rate and cycle characteristics of Li-ion battery
N O Composition of solvent(V/V) Capacity holding rate(%) 92.92 93.16 0.2C Capacity /mAh 632 639` 0.5C Capacity ratio/% 98.6 98.5 1C Capacity ratio/% 96.3 94.5 2C Capacity ratio/% 85.1 78.7 Cycle life
Tip Of The Iceberg for Electrolytes
CATALOGUE
1. Organic Solvent 2. Electrolyte Salts 3. Electrolyte Additives 4. Current development situation
Electrolytes are one of four key material ( cathode, anode, electrolyte material and separator ) and called as blood of Li-ion batteries .they are in proportion of preparation of high concentration organic solvent, electrolyte salt and other raw materials. in given conditions.