锂电池电解液基础知识
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2.2 电解质锂盐
LiPF6 是最常用的电解质锂盐， 是未来锂盐发展的方向。 尽管实验室里也有 用 LiClO 4,、LiAsF 6 等作电解质，但因为使用 LiC10 4 的电池高温性能不好，再加 之 LiCl0 4 本身受撞击容易爆炸， 又是一种强氧化剂， 用于电池中安全性不好， 不 适合锂离子电池的工业化大规模使用。
(2)降低电解液中的微量水和 HF 酸
如前所述， 锂离子电池对电解液中的水和酸要求非常严格。 碳化二亚胺类化 合物能阻止 LiPF 6水解成酸，另外，一些金属氧化物如 Al 2O3，、MgO、BaO、Li 2CO3、 CaCO3 等被用来清除 HF，但是相对于 LiPF6 的水解而言除酸速度太慢，而且难 于滤除干净。
自 1991 年锂离子电池电解液开发成功， 锂离子电池很快进入了笔记本电脑、 手机等电子信息产品市场， 并且逐步占据主导地位。 目前锂离子电池电解液产品 技术也正处于进一步发展中。 在锂离子电池电解液研究和生产方面， 国际上从事 锂离子电池专用电解液的研制与开发的公司主要集中在日本、 德国、韩国、美国、 加拿大等国，以日本的电解液发展最快，市场份额最大。
锂离子电池电解液
1 锂离子电解液概况
电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号 称锂离子电池的 “血液 ”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用， 是锂离子电 池获得高电压、 高比能等优点的保证。 电解液一般由高纯度的有机溶剂、 电解质 锂盐（六氟磷酸锂， LiFL6 ）、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例 配制而成的。
LiPF 对负极稳定，放电容量大 ,电导率高 ,内阻小 ,充放电速度快，但对水分 和 HF 酸极其敏感，易于发生反应，只能在干燥气氛中操作 (如环境水分小于 20x10 的手套箱内 )，且不耐高温， 80℃～ IO0℃发生分解反应， 生成五氟化磷和氟化锂， 提纯困难， 因此配制电解液时应控制 LiPF6 溶解放热导致的自分解及溶剂的热分 解。国内生产的 LiPF 百分含量一般能够达标，但是 HF 酸含量太高，无法直接 用于配制电解液，须经提纯。过去 LiPF 依赖进口，但现在国内有一些厂家也能 提供质量好的产品， 如汕头市金光高科有限公司、 天津化工设计研究院、 山东肥 城市兴泰化工厂等。国外生产的 LiPF 质量较好，配制成电解液，水分和 HF 酸 含量稳定 ,电解液不会变粘发红。
2.3 添加剂
添加剂的种类繁多，不同的锂离子电池生产厂家对电池的用途、性能要求不 一，所选择的添加剂的侧重点也存在差异。 一般来说， 所用的添加剂主要有三方 面的作用：
(1)改善 SEI 膜的性能
在锂离子电池电解液中加入苯甲醚或其卤代衍生物， 能够改善电池的循环性 能，减少电池的不可逆容量损失。 黄文煌对其机理做了研究， 发现苯甲醚与溶剂 的还原产物发生反应，生成的 LiOCH ，利于电极表面形成高效稳定的 SEI 膜， 从而改善电池的循环性能 。电池的放电平台能够衡量电池在 3.6V 以上所能释放 的能量，一定程度上反映电池的大电流放电特性。在实际操作中，我们发现，向 电解液中加入苯甲醚，能够延长电池的放电平台，提高电池的放电容量。
有机溶剂是电解液的主体部分， 与电解液的性能密切相关， 一般用高介电常 数溶剂与低粘度溶剂混合使用； 常用电解质锂盐有高氯酸锂、 六氟磷酸锂、 四氟 硼酸锂等， 但从成本、 安全性等多方面考虑， 六氟磷酸锂是商业化锂离子电池采 用的主要电解质； 添加剂的使用尚未商品化， 但一直是有机电解液的研究热点之 一。
2 电解液Βιβλιοθήκη Baidu成
2.1 有机溶剂
有机溶剂是电解液的主体部分， 电解液的性能与溶剂的性能密切相关。 锂离
子电池电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯 (EC)、碳酸二乙酯 (DEC)、碳酸二甲酯 (DMC) 、碳酸甲乙酯 (EMC) 等，一般不使用碳酸丙烯酯 (PC)、乙二醇二甲醚 (DME) 等主要用于锂一次电池的溶剂。 PC 用于二次电池，与锂离子电池的石墨负极相 容性很差，充放电过程中， PC 在石墨负极表面发生分解，同时引起石墨层的剥 落，造成电池的循环性能下降。但在 EC 或 EC+DMC 复合电解液中能建立起稳 定的 SEI 膜。通常认为， EC 与一种链状碳酸酯的混合溶剂是锂离子电池优良的 电解液，如 EC+DMC 、EC+DEC 等。相同的电解质锂盐，如 LiPF 6 或者 LiC10 4， PC+DME 体系对于中间相炭微球 C-MCMB 材料总是表现出最差的充放电性能 (相对于 EC+DEC、EC+DMC 体系 )。但并不绝对，当 PC 与相关的添加剂用于锂 离子电池，有利于提高电池的低温性能。
国 内 常 用 电 解 液 体 系 有 EC+DMC 、 EC+DEC 、 EC+DMC+EMC 、 EC+DMC+DEC 等。不同的电解液的使用条件不同， 与电池正负极的相容性不同， 分解电压也不同。电解液组成为 lmol/L LiPF 6/EC+DMC+DEC+EMC ，在性能上 比普通电解液有更好的循环寿命、低温性能和安全性能，能有效减少气体产生， 防止电池鼓胀。 EC/DEC、EC/DMC 电解液体系的分解电压分别是 4.25V、5.10V。 据 Bellcore 研究，LiPF6/EC+DMC 与碳负极有良好的相容性， 例如在 Li xC6/LiMnO 4 电池中，以 LiPF 6/EC+DMC 为电解液， 室温下可稳定到 4.9V ，55℃可稳定到 4.8V，其液相区为 -20℃～ 130℃，突出优点是使用温度范围广，与碳负极的相容 性好，安全指数高，有好的循环寿命与放电特性。
有机溶剂在使用前必须严格控制质量，如要求纯度在 99.9%以上，水分含量 必须达到 10*l0 -6 以下。溶剂的纯度与稳定电压之间有密切联系纯度达标的有机 溶剂的氧化电位在 5V 左右，有机溶剂的氧化电位对于研究防止电池过充、安全 性有很大意义回。 严格控制有机溶剂的水分， 对于配制合格电解液有着决定性影 响。水分降至 10*l0 -6 之下， 能降低 LiPF6 的分解、减缓 SEI 膜的分解、防止气 涨等。利用分子筛吸附、常压或减压精馏、通入惰性气体的方法，可以使水分含 量达到要求。
LiPF6 是最常用的电解质锂盐， 是未来锂盐发展的方向。 尽管实验室里也有 用 LiClO 4,、LiAsF 6 等作电解质，但因为使用 LiC10 4 的电池高温性能不好，再加 之 LiCl0 4 本身受撞击容易爆炸， 又是一种强氧化剂， 用于电池中安全性不好， 不 适合锂离子电池的工业化大规模使用。
(2)降低电解液中的微量水和 HF 酸
如前所述， 锂离子电池对电解液中的水和酸要求非常严格。 碳化二亚胺类化 合物能阻止 LiPF 6水解成酸，另外，一些金属氧化物如 Al 2O3，、MgO、BaO、Li 2CO3、 CaCO3 等被用来清除 HF，但是相对于 LiPF6 的水解而言除酸速度太慢，而且难 于滤除干净。
自 1991 年锂离子电池电解液开发成功， 锂离子电池很快进入了笔记本电脑、 手机等电子信息产品市场， 并且逐步占据主导地位。 目前锂离子电池电解液产品 技术也正处于进一步发展中。 在锂离子电池电解液研究和生产方面， 国际上从事 锂离子电池专用电解液的研制与开发的公司主要集中在日本、 德国、韩国、美国、 加拿大等国，以日本的电解液发展最快，市场份额最大。
锂离子电池电解液
1 锂离子电解液概况
电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号 称锂离子电池的 “血液 ”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用， 是锂离子电 池获得高电压、 高比能等优点的保证。 电解液一般由高纯度的有机溶剂、 电解质 锂盐（六氟磷酸锂， LiFL6 ）、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例 配制而成的。
LiPF 对负极稳定，放电容量大 ,电导率高 ,内阻小 ,充放电速度快，但对水分 和 HF 酸极其敏感，易于发生反应，只能在干燥气氛中操作 (如环境水分小于 20x10 的手套箱内 )，且不耐高温， 80℃～ IO0℃发生分解反应， 生成五氟化磷和氟化锂， 提纯困难， 因此配制电解液时应控制 LiPF6 溶解放热导致的自分解及溶剂的热分 解。国内生产的 LiPF 百分含量一般能够达标，但是 HF 酸含量太高，无法直接 用于配制电解液，须经提纯。过去 LiPF 依赖进口，但现在国内有一些厂家也能 提供质量好的产品， 如汕头市金光高科有限公司、 天津化工设计研究院、 山东肥 城市兴泰化工厂等。国外生产的 LiPF 质量较好，配制成电解液，水分和 HF 酸 含量稳定 ,电解液不会变粘发红。
2.3 添加剂
添加剂的种类繁多，不同的锂离子电池生产厂家对电池的用途、性能要求不 一，所选择的添加剂的侧重点也存在差异。 一般来说， 所用的添加剂主要有三方 面的作用：
(1)改善 SEI 膜的性能
在锂离子电池电解液中加入苯甲醚或其卤代衍生物， 能够改善电池的循环性 能，减少电池的不可逆容量损失。 黄文煌对其机理做了研究， 发现苯甲醚与溶剂 的还原产物发生反应，生成的 LiOCH ，利于电极表面形成高效稳定的 SEI 膜， 从而改善电池的循环性能 。电池的放电平台能够衡量电池在 3.6V 以上所能释放 的能量，一定程度上反映电池的大电流放电特性。在实际操作中，我们发现，向 电解液中加入苯甲醚，能够延长电池的放电平台，提高电池的放电容量。
有机溶剂是电解液的主体部分， 与电解液的性能密切相关， 一般用高介电常 数溶剂与低粘度溶剂混合使用； 常用电解质锂盐有高氯酸锂、 六氟磷酸锂、 四氟 硼酸锂等， 但从成本、 安全性等多方面考虑， 六氟磷酸锂是商业化锂离子电池采 用的主要电解质； 添加剂的使用尚未商品化， 但一直是有机电解液的研究热点之 一。
2 电解液Βιβλιοθήκη Baidu成
2.1 有机溶剂
有机溶剂是电解液的主体部分， 电解液的性能与溶剂的性能密切相关。 锂离
子电池电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯 (EC)、碳酸二乙酯 (DEC)、碳酸二甲酯 (DMC) 、碳酸甲乙酯 (EMC) 等，一般不使用碳酸丙烯酯 (PC)、乙二醇二甲醚 (DME) 等主要用于锂一次电池的溶剂。 PC 用于二次电池，与锂离子电池的石墨负极相 容性很差，充放电过程中， PC 在石墨负极表面发生分解，同时引起石墨层的剥 落，造成电池的循环性能下降。但在 EC 或 EC+DMC 复合电解液中能建立起稳 定的 SEI 膜。通常认为， EC 与一种链状碳酸酯的混合溶剂是锂离子电池优良的 电解液，如 EC+DMC 、EC+DEC 等。相同的电解质锂盐，如 LiPF 6 或者 LiC10 4， PC+DME 体系对于中间相炭微球 C-MCMB 材料总是表现出最差的充放电性能 (相对于 EC+DEC、EC+DMC 体系 )。但并不绝对，当 PC 与相关的添加剂用于锂 离子电池，有利于提高电池的低温性能。
国 内 常 用 电 解 液 体 系 有 EC+DMC 、 EC+DEC 、 EC+DMC+EMC 、 EC+DMC+DEC 等。不同的电解液的使用条件不同， 与电池正负极的相容性不同， 分解电压也不同。电解液组成为 lmol/L LiPF 6/EC+DMC+DEC+EMC ，在性能上 比普通电解液有更好的循环寿命、低温性能和安全性能，能有效减少气体产生， 防止电池鼓胀。 EC/DEC、EC/DMC 电解液体系的分解电压分别是 4.25V、5.10V。 据 Bellcore 研究，LiPF6/EC+DMC 与碳负极有良好的相容性， 例如在 Li xC6/LiMnO 4 电池中，以 LiPF 6/EC+DMC 为电解液， 室温下可稳定到 4.9V ，55℃可稳定到 4.8V，其液相区为 -20℃～ 130℃，突出优点是使用温度范围广，与碳负极的相容 性好，安全指数高，有好的循环寿命与放电特性。
有机溶剂在使用前必须严格控制质量，如要求纯度在 99.9%以上，水分含量 必须达到 10*l0 -6 以下。溶剂的纯度与稳定电压之间有密切联系纯度达标的有机 溶剂的氧化电位在 5V 左右，有机溶剂的氧化电位对于研究防止电池过充、安全 性有很大意义回。 严格控制有机溶剂的水分， 对于配制合格电解液有着决定性影 响。水分降至 10*l0 -6 之下， 能降低 LiPF6 的分解、减缓 SEI 膜的分解、防止气 涨等。利用分子筛吸附、常压或减压精馏、通入惰性气体的方法，可以使水分含 量达到要求。