锂离子电池电解液知识培训教材
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锂离子电池电解液知识专业知识讲座
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电解液的几个理论问题
介电常数对电解液电导率的影响
• 溶剂的介电常数越大，离子溶剂化程度 愈深，阴阳离子之间的距离就越大。
• 加入可与锂离子形成螯合物的溶剂如 DME或冠醚类化合物，实现电解质锂盐 阴阳离子对的有效分离，可极大地提高 阴阳离子间的距离，提高锂盐在电解液 中的浓度，从而获得较高的电导率。
影响电解液电导率的两个重要因素
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电解液的几个理论问题
锂盐溶解过程对有机电解液电导率的影响 • 有机溶剂对离子溶剂化作用越强，锂盐 在有机溶剂中的溶解度越大。 • 有机溶剂如EC、PC、DEC和DMC等都 是阳离子接受体，直接影响阳离子的溶 剂化过程。一些阴离子接受体的硼基化 合物能够和阴离子形成配位作用，从而 使锂盐阴离子发生强烈的溶剂化，只需 添加少量就能明显提高锂盐的溶解度和 电解液的电导率。
电解液的组成与作用—有机溶剂
有机溶剂的要求
• （1）适中的粘度和介电常数； • （2）较高的闪点和沸点与尽可能低的熔点； • （3）较宽的电化学稳定窗口； • （4）具有良好的热稳定性，使用温度尽可
能的宽； • （5）良好的化学和电化学稳定性，与电池
内的活性物质不发生反应； • （6）良好的安全性和环境相容性。
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电解液的几个理论问题
锂盐浓度对电导率的影响 • 锂盐的浓度越大，导电离子数增加，电 导率有增加的趋势，另一方面，随着锂 盐浓度的增加阴阳离子发生复合的几率 越大，电导率有降低的趋势，电导率通 常在电解液的浓度接近1M时有最大值。
锂离子电池电解液(标准讲义)
相对介电常数 89.6 3.1 2.9 2.8 64.4 2.8 42.5 39.1
有机溶剂选择标准
1.有机溶剂对电极应该是惰性的，在电池的充放 电过程中不与正负极发生电化学反应，稳定性好 2.有机溶剂应该有较高的介电常数和较小的黏度 以使锂盐有足够高的溶解度，保证高的电导率 3.熔点低、沸点高、蒸气压低，从而使工作温度 范围较宽。 4.与电极材料有较好的相容性，电极在其构成的 电解液中能够表现出优良的电化学性能 5.电池循环效率、成本、环境因素等方面的考虑
3.高温条件下的热分解
正极材料的溶解
正极材料在电解液中固有的溶解性、活性物 质因电解液中HF或其他酸性物质的生成而 被侵蚀，以及电极电化学过程中部分金属离 子转变成可溶性盐进入电解液体系，这些因 素都会导致电极活性物质的溶解。 与LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4相比，尖晶石 结构的锰酸锂在电解液中的溶解最严重。
2
正极与电解液界面
锂离子电池正极材料本身的结构和所处的环境均与 负极材料不同，主要表现在以下两个方面：
1.正极材料原子间全部是化学键结合，没有象负极 那样碳石墨之间的范德华力，溶剂分子难以发生象 在石墨层间那样的嵌入反应，溶剂分子在嵌层之前 必须去溶剂化 2.正极材料始终处于导电位条件下，尤其是在充电 末期，电位达到4.2V，电解液组分在电极表面的氧 化分解和电极集流体腐蚀将成为正极材料电化学过 程中的主要副反应
双电子反应：
PC/EC+2e→丙烯/乙烯＋CO32CO32-+2Li+→Li2CO3
单电子反应形成烷基碳酸锂：
PC/EC +e →PC-/EC-自由基 2PC-/EC-自由基＋ 2Li+→丙烯/乙烯＋烷氧基碳酸锂 烷氧基碳酸锂＋H2O →Li2CO3+CO2+(CH2OH)2
锂离子电池电解液的基础(终极版)
6
2:1溶剂一一常规溶剂
Solvent Structure Mw Melting point （℃）
EC
PC DMC DEC EMC
。o
「y一�
88
36.4
。 。飞o一y「0
'o)l_o,,.
。
0)1...0
102 -48.8 90 4.6 118 -74.3
／气。人。 。／ 104 -53
Boiling point （℃） 248
14
3:1离子传导特性一一混合溶剂（1)
·通常一种溶剂难以同时满足高的介 电常数和低粘度的要求， 因此需要 采用混合溶剂体系： 一 种溶剂提供高的介电常数： 另 一种溶剂提供低的粘度。
·二兀溶剂体系的介电常数和粘度可 以按下式计算：
乌＝ (1 - x2） ε I + Xzζz 1/s ＝ηl (1-xv,,2
1.063 0.969 1.006
·环状碳酸醋类溶剂具有极高的介电常数， 但是粘度也大。 ·链状碳酸醋的介电常数低， 但是粘度也低。 ·为了满足工作温度范围、 电导率等多方面的要求， 通常是将介电常数高的环 状碳酸酷和粘度低的链状碳酸醋混合使用。
7
2:1溶剂一一选择碳酸醋类溶剂的理由
·电极体系：Li/Mn02 一次锺电池I ·电解液：LiCIOiPC-DME
3
1电解液的功能与要求一一基本要求
电解液的理想状态： 1）对铿离子来说是优良的导体， 对电子来说是绝缘体。 2）在电极表面除了发生锺离子的迁移之外， 不发生其它副反应。 3）不与其它电池组件发生反应。 4）化学稳定性好。 5）安全、 环保。
电解液的现状： 1）受限于有机溶剂和键盐的选择， 离子电导率一般在5～15mS/cm范围。 2）由于钮离子电池的正极具有很强的氧化性， 而负极具有很强的还原性， 电
2:1溶剂一一常规溶剂
Solvent Structure Mw Melting point （℃）
EC
PC DMC DEC EMC
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102 -48.8 90 4.6 118 -74.3
／气。人。 。／ 104 -53
Boiling point （℃） 248
14
3:1离子传导特性一一混合溶剂（1)
·通常一种溶剂难以同时满足高的介 电常数和低粘度的要求， 因此需要 采用混合溶剂体系： 一 种溶剂提供高的介电常数： 另 一种溶剂提供低的粘度。
·二兀溶剂体系的介电常数和粘度可 以按下式计算：
乌＝ (1 - x2） ε I + Xzζz 1/s ＝ηl (1-xv,,2
1.063 0.969 1.006
·环状碳酸醋类溶剂具有极高的介电常数， 但是粘度也大。 ·链状碳酸醋的介电常数低， 但是粘度也低。 ·为了满足工作温度范围、 电导率等多方面的要求， 通常是将介电常数高的环 状碳酸酷和粘度低的链状碳酸醋混合使用。
7
2:1溶剂一一选择碳酸醋类溶剂的理由
·电极体系：Li/Mn02 一次锺电池I ·电解液：LiCIOiPC-DME
3
1电解液的功能与要求一一基本要求
电解液的理想状态： 1）对铿离子来说是优良的导体， 对电子来说是绝缘体。 2）在电极表面除了发生锺离子的迁移之外， 不发生其它副反应。 3）不与其它电池组件发生反应。 4）化学稳定性好。 5）安全、 环保。
电解液的现状： 1）受限于有机溶剂和键盐的选择， 离子电导率一般在5～15mS/cm范围。 2）由于钮离子电池的正极具有很强的氧化性， 而负极具有很强的还原性， 电
锂电池电解液详解培训资料
- 155.9 >300 >100
Y
Li+[N SO2CF3)2]简称LiTPSI
-
286.9 234b
>100
Y
2. 3 电解液有机溶剂
锂离子电池所用的有机溶剂为不与锂反应的非质子溶剂
常用有机溶剂
1. 烷基碳酸酯 alkyl carbonate
碳酸乙烯酯 EC, 碳酸丙烯酯 PC, 碳酸二甲酯DMC,碳酸二已酯 DEC, EMC等
等
石墨电极循环伏安图
(a)不含 VC
b) 含 5% VC
首次充电过程中先于溶剂化锂离子插层建立起优良的SEI 膜，允许锂离子自 由进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子对电极的破坏，提高电 极的嵌脱锂容量和循环寿命
Comparison of the Rsei–E plots for the Li/graphite cells without and with vinylene carbonate, which were recorded during the first cycle.
2. 2 锂盐
分类 无机阴离子盐
有机阴离子盐
分子式
LiPF6
LiBF4 LiClO4 LiAsF6 LiCF3SO3，LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3 LiN(CF3SO2)2等
LiPF3(C2F5)3, Li(C4F9SO2)(CF3SO2)N等 LiBOB 等
备注 应用最广 不稳定，电导率低 高温或高电压危险 有毒
/F.m-1
red ox
结构图
碳酸乙烯酯
88.6
Ethylene carbonate
EC
丙稀碳酸酯
电解液培训课件
第二十页，共25页幻灯片
二、按功能分类
型号
安
全
LE-18
型
体系
技术指标
密度 (20℃) (g/cm3)
电导率 (25℃)
(ms/cm)
性能
EC/DMC/EMC LiPF6 添加剂
1.20±0.03
9.6±0.2
多应用于铝壳、软包 电池，满足3C，10V 的过充要求
LE-3501B01
EC/DMC/EMC LiPF6 添加剂
性能
1.20±0.03 1.20±0.03
7.6±0.2 7.6±0.2
适合软包锂离子电池 （85 ℃ ，4h，鼓胀 <5% ）
多应用于铝壳锂离子电 池（75 ℃ ，24h，鼓胀 <5% ）
液 LE-16FH01 LE-13408
EC/DMC/EMC LiPF6 添加剂
1.23±0.03
EC/DEC/EMC LiPF6 添加剂
关于电解液培训
第一页，共25页幻灯片
锂离子电池用电解液知识培训
一、锂离子电池用电解液基本常识
二、我司电解液产品介绍 三、客户沟通方面（针对电解液）
第二页，共25页幻灯片
一、锂离子电池用电解液基本常识
1、电解液的成分
锂离子电池用电解液主要由有机溶剂、锂盐、 添加剂等成分组成。
1.1常用溶剂介绍 常用到的电解液溶剂有EC、DMC、EMC、
第二十四页，共25页幻灯片
第二十五页，共25页幻灯片
DEC、PC等。
第三页，共25页幻灯片
一、锂离子电池用电解液基本常识
第四页，共25页幻灯片
一、锂离子电池用电解液基本常识
1.2常用锂盐介绍
电解液常用锂盐有LiPF6、LiClO4、LiAsF6、
锂电池电解液安全培训教材
锂电池电解液安全培训教材一、引言锂电池作为一种环保、高效的能源储存装置，被广泛应用于电动车、手机、电脑等领域。
然而，电解液作为锂电池的重要组成部分，其安全性问题不容小觑。
为了提高锂电池电解液的使用安全性，本教材将为大家介绍有关锂电池电解液的安全知识及操作要点。
二、锂电池电解液的基本概念锂电池电解液是指用于带电离的锂导体、传输电荷的介质。
它通常由锂盐和有机溶剂组成。
在锂电池中，电解液起着电荷传递的作用，同时还对电池的性能和安全性起着重要的影响。
三、锂电池电解液的安全性问题1. 热失控和燃烧由于电解液中的有机溶剂具有较低的闪点和燃点，一旦遭受高温或短路等情况，电解液可能会燃烧或产生热失控现象，导致锂电池发生火灾。
2. 腐蚀性和刺激性锂电池电解液通常含有一定浓度的锂盐，这些盐类对皮肤和黏膜具有一定的腐蚀性。
同时，有机溶剂也可能对人体的呼吸道和眼睛产生刺激。
3. 毒性某些锂盐和有机溶剂可能对人体内脏器官产生不良影响，甚至会引起中毒。
四、锂电池电解液的安全操作要点1. 储存将锂电池电解液储存在干燥、通风良好的地方，远离火源和高温环境。
避免与氧化剂、酸性物质等存放在一起。
2. 运输在运输过程中，必须采取适当的包装和保护措施，以防止电解液泄漏、挥发或碰撞等意外情况发生。
3. 使用在使用锂电池电解液时，应穿戴好防护设备，如防护手套、护目镜等。
避免直接接触皮肤和黏膜。
同时要确保操作场所通风良好，以降低有机溶剂的浓度。
4. 废弃废弃锂电池电解液时应遵循相关的环保法规，将电解液交给指定的机构进行处理。
五、事故应急处理1. 火灾事故一旦锂电池电解液发生火灾，应立即使用沙土或干粉灭火器进行灭火，切忌用水灭火，以免加剧火势。
同时，应迅速通知相关部门，以争取及时救援。
2. 溅到皮肤和眼睛若锂电池电解液溅到皮肤或眼睛，应立即用清水冲洗，并寻求医疗救助。
六、结语本教材介绍了锂电池电解液的基本概念、安全性问题以及安全操作要点。
锂电池电解液的使用必须遵循相关规定和标准，确保操作安全。
锂离子电池基础知识培训教材[515]---管理篇
![锂离子电池基础知识培训教材[515]---管理篇](https://img.taocdn.com/s3/m/3d0d2c55b9d528ea80c7791d.png)
• 电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。
• 理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的 最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的 概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量， 单位为Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。
•
实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等 于放电电流与放电时间的乘积，单位为 Ah，其值小于理
锂离子电池结构——电解液
• 性质：
无色透明液体，具有较强吸湿性。
• 应用：
主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能
在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm 的手套箱内）。
• 规格：
溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比）
LiPF6浓度 1mol/l
• 质量指标：
密度（25℃）g/cm3 1.23±0.03
锂离子电池基础知识
什么叫锂离子电池？
• 锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二次电 池。 • 正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 或LiXMnO2 • 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 • 电解质为溶解有锂盐LiPF6 、 LiAsF6等有机溶液。 • 在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱 嵌，被形象的称为“摇椅电池”。 充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极， 负极处于富锂状态；放电时则相反。
铝壳锂离子电池结构图
523450AR 52表示厚度为：5.2mm 34表示宽度为：34mm 50表示高度为：50mm A表示为铝壳 R表示大圆角 r表示小圆角 L表示方角
锂离子电池结构——正极
正极物质：主要为钴酸锂
正面 正极基体：铝箔（约0.016mm厚)
锂电池培训教材课件
锂电池培训教材课件
目录
• 锂电池基础知识 • 锂电池的充电与保养 • 锂电池的安全使用 • 锂电池的应用领域 • 锂电池的发展趋势与未来展望
01
锂电池基础知识
锂电池的构造
电池外壳
用于容纳电解液和隔离 电池内部与外部环境， 通常由金属或塑料制成
。
阳极和阴极
阳极和阴极是电池的两 个电极，分别用于存储
正电荷和负电荷。
隔膜
一种绝缘材料，用于隔 离阳极和阴极，防止短
路。
电解液
一种导电溶液，用于传 输电荷并在阳极和阴极 之间建立电化学反应。
锂电池的工作原理
充电过程
能量密度
当电池充电时，正电荷被存储在阳极 ，负电荷被存储在阴极，同时电解液 中的离子在电场作用下向两极移动。
指电池每单位重量或体积所能存储的 能量，是衡量电池性能的重要指标。
锂硫电池技术
锂硫电池使用硫作为正极材料，具有高能量密度和低成本的优势， 是未来锂电池发展的重要方向。
锂空气电池技术
锂空气电池是一种新型的锂电池，使用空气中的氧气作为正极材料 ，具有极高的能量密度和环保性。
锂电池的市场需求与竞争格局
电动汽车市场
01
随着电动汽车市场的不断扩大，对锂电池的需求也在持续增长
电池老化
长期使用的锂电池可能存在老化现象 ，导致电池性能下降、容量减少，甚 至引发故障。
锂电池的故障诊断与处理
电池容量不足
电池内部短路
检查电池是否老化或损坏，如有问题及时 更换。
检查电池是否受到外部破损或内部故障， 如有需要更换电池。
电池充电故障
电池放电故障
检查充电设备是否正常，充电环境是否符 合要求，如有需要更换充电设备或改善充 电环境。
目录
• 锂电池基础知识 • 锂电池的充电与保养 • 锂电池的安全使用 • 锂电池的应用领域 • 锂电池的发展趋势与未来展望
01
锂电池基础知识
锂电池的构造
电池外壳
用于容纳电解液和隔离 电池内部与外部环境， 通常由金属或塑料制成
。
阳极和阴极
阳极和阴极是电池的两 个电极，分别用于存储
正电荷和负电荷。
隔膜
一种绝缘材料，用于隔 离阳极和阴极，防止短
路。
电解液
一种导电溶液，用于传 输电荷并在阳极和阴极 之间建立电化学反应。
锂电池的工作原理
充电过程
能量密度
当电池充电时，正电荷被存储在阳极 ，负电荷被存储在阴极，同时电解液 中的离子在电场作用下向两极移动。
指电池每单位重量或体积所能存储的 能量，是衡量电池性能的重要指标。
锂硫电池技术
锂硫电池使用硫作为正极材料，具有高能量密度和低成本的优势， 是未来锂电池发展的重要方向。
锂空气电池技术
锂空气电池是一种新型的锂电池，使用空气中的氧气作为正极材料 ，具有极高的能量密度和环保性。
锂电池的市场需求与竞争格局
电动汽车市场
01
随着电动汽车市场的不断扩大，对锂电池的需求也在持续增长
电池老化
长期使用的锂电池可能存在老化现象 ，导致电池性能下降、容量减少，甚 至引发故障。
锂电池的故障诊断与处理
电池容量不足
电池内部短路
检查电池是否老化或损坏，如有问题及时 更换。
检查电池是否受到外部破损或内部故障， 如有需要更换电池。
电池充电故障
电池放电故障
检查充电设备是否正常，充电环境是否符 合要求，如有需要更换充电设备或改善充 电环境。
锂电池电解液培训资料
02
各国政府制定的相关法规和标准，如我国《危险化学品安全管
理条例》等。
行业标准
03
相关行业协会制定的规范和标准，如锂电池行业协会制定的电
解液使用规范等。
05 未来发展趋势与挑战
技术创新与突破方向
新型电解液材料研发
探索新型的电解质材料，以提高锂电池的能量密度、循环寿命和 安全性。
电解液生产工艺改进
碳酸酯类电解液
最常见的电解液类型，具有高电导率、低粘度等特点，广泛应用 于消费电子产品和电动汽车等领域。
醚酯类电解液
具有较高的电导率和较低的粘度，适用于高能量密度锂电池，但易 燃易爆，安全性较差。
氟代碳酸酯类电解液
具有较高的电导率和稳定性，对环境友好，但成本较高，且合成难 度较大。
02 电解液的制造工艺与技术
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
优化电解液的生产工艺，降低成本，提高产量和产品质量。
电解液回收与再利用技术
研究电解液的回收和再利用技术，降低环境污染，实现可持续发展 。
市场发展机遇与挑战
1 2
新能源汽车市场的增长
随着新能源汽车市场的不断扩大，锂电池电解液 的需求量也将持续增长。
市场竞争加剧
随着新进入者的增多，锂电池电解液市场的竞争 将更加激烈。
电解液在锂电池中的作用
电导介质
电解液是离子传输的媒介，能够确保 锂离子在正负极之间快速、有效地传 输，从而提高锂电池的充放电性能。
阻燃剂
调节电池性能
电解液的种类和组成对锂电池的电化 学性能、循环寿命、安全性能等具有 重要影响。
电解液具有一定的阻燃性，有助于提 高锂电池的安全性能。
电解液的种类与特点
锂电池电解液培训资料
卤代烷基磷酸酯
卤代烷基磷酸酯如氟代烷基磷酸酯是既有P 元素又有F 元素，烷基上 的H 被F 取代后，其电化学稳定性和热稳定性得到增强。和以上两类 化合物比较起来，不仅阻燃效果更加明显，借助氟化基团也有助于电 极界面形成稳定的SEI 膜。三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯[tris-(2,2,2trifluoroethyl)phosphate,简称TFP]、二(2,2,2-三氟乙基)-甲基磷酸酯 ［bis-(2,2,2-trifluoroethyl)methylphosphate, 简称BMP ］ 都是理想的锂离子电池阻燃添加剂。 美国Illinois 技术研究所用甲醇和六氯环三磷酸合成的卤代磷酸酯可以 在基本上不影响电池电性能的前提下使电池自热率降低70%
阻燃剂的蒸气压和阻燃自由基的含量是决定阻燃剂阻燃性能的重要 指标；被阻燃溶剂的蒸气压和含氢量在很大程度上决定其易燃程度。 锂离子电池阻燃添加剂大多是含P 或F 的有机化合物，如有机磷化 物、有机氟化物、以及氟代烷基磷酸酯等。
有机磷化物
有机磷化物包括烷基磷酸酯类、磷腈类化合物以及磷取代基的化合物、磷－氮键化合 物，如三甲基磷酸酯(trimethyl phosphate,简称TMP)、三乙基膦酸酯(triethyl phosphate,简称TEP)、六甲基磷腈(hexamethyl phosphazene,简称HMPN)等，都是优 良的阻燃剂。 日本普利司通研制了以磷和氮为基本原料的TMP 阻燃剂阻燃不同有机溶剂所需的最小 用量磷氮烯添加剂，在电解液中加入5%可以使电解液产生难燃性或不可燃性的效果， 且不影响电池本身的电化学性能，估计近年来将有较大的市场需求。
有机成膜添加剂-硫代有机溶剂
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
组成
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
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
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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；
技术培训-电解液
1.1*10-5
6.7*10-6
20℃［(mol/l)-2s-1］
8.5*10-5
4.4*10-5
4.0*10-5
1.6*10-5
30℃［(mol/l)-2s-1］
2.2*10-4
1.6*10-4
7.8*10-5
6.7*10-5
20µL水在不同体系50H后的对比
Density of electrolyt e(g/l) Density after addition of 20µl of water Change of desity in 50h after water added(%) 0.285 0.096 0.406 0.367
有机成膜添加剂有机成膜添加剂 卤代有机成膜添加剂
卤代有机成膜添加剂包括氟代、氯代和溴代有机化合物。这类添加剂借 助卤素原子的吸电子效应提高中心原子的得电子能力，使添加剂在较高的电 位条件下还原并有效钝化电极表面卤代EC、三氟乙基膦酸[tris(2,2,2trifluoroethyl)phosphite, 简称TTFP]、氯甲酸甲酯、溴代丁内酯及氟代乙酸基 乙烷等都是这类添加剂[23~25]。 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。
低沸点的有机阻燃剂[33~35]如三甲基磷酸酯(trimethyl phosphate，简称TMP)，在受热的情况下首先气化： TMP(l)⎯→ TMP(g) ⎯ (1) 气态TMP 分子受热分解释放出阻燃自由基(如P·自由基)： TMP(g) ⎯→ P· (2) 生成的阻燃自由基有捕获体系中氢自由基的能力： P·＋ H·⎯→ PH (3) 从而阻止碳氢化合物燃烧或爆炸的链式反应的发生。
锂电池电解液基础知识
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。
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.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.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/LLiPF6/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LixC6/LiMnO4电池中,以LiPF6/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。
锂离子电池电解液知识
电解液的组成与作用—电解质
电解质材料：LiAsF6、LiPF6、LiBF4、R4NBF4、 R4NPF6
• 优点：
比能量大（为常规电池的2－3倍） 自放电小（每月小于12%）、 循环寿命长（可达1000次全充放寿命）、 充放电快（2小时快速充电能力）、 优良的高低温放电性能（可在-20℃－＋6 O℃条件下工作） 无记忆效应和较好的安全性 安全性方面需要进一步改进
电解液的组成与作用—添加剂
控制电解液中水和HF含量的添加剂 有机电解液中存在痕量的水和HF对性能优 良的SEI膜的形成是有一定作用的，但水和 酸(HF)的含量过高，不仅会导致LiPF6的分 解，而且会破坏SEI膜 Al2O3、MgO、BaO和锂或钙的碳酸盐、 乙醇胺、碳化二亚胺类化合物、LiH、LiR、 含Si-N键的化合物、弱碱性阴离子树脂等
电解液的组成与作用—有机溶剂
碳酸酯类有机溶剂 • 链状碳酸酯：主要有DMC、DEC和EMC， DMC和DEC都具有较低粘度，而且DEC还具 有较低的熔点(-43℃) • 单一溶剂DEC、DMC基电解液与碳负极的相 容性较差，加入共溶剂EC，形成二元混合体 系与碳负极具有较好的相容性。 • EMC是一种性能优异的有机溶剂。石墨在单一 的溶剂EMC基电解液体系就表现出几乎和 EMC-EC基电解液体系一样优越的性能。
有机溶剂的要求
• （1）适中的粘度和介电常数； • （2）较高的闪点和沸点与尽可能低的熔点； • （3）较宽的电化学稳定窗口； • （4）具有良好的热稳定性，使用温度尽可 能的宽； • （5）良好的化学和电化学稳定性，与电池 内的活性物质不发生反应； • （6）良好的安全性和环境相容性。
电解液基础知识培训资料.
电解液知识培训电解液知识讲座一、溶剂二、电解质锂盐三、添加剂四、电解液与电池电化学性能关系1、溶剂的一些基本性能J _______。
介电常数：锂离子电池中使用的有机溶剂多以极性非质子溶剂为主，该溶剂不与锂反应，为保证锂盐的溶解和离子传导，溶剂必须有足够大的极性，只有介电常数足够高的溶剂，才能降低正负离子之间强烈的静电吸引作用，使离子对能离解为溶剂化的自由离子。
极性可由介电常数或偶极矩表示，这些影响溶剂与溶质之间的静电作用。
I •:•闪点：可燃液体能挥发变成蒸气，跑入空气中。
温度升高，挥发加快。
当挥发的蒸气和空气的混合物) 与火源接触能够闪出火花时，把这种短暂的燃烧过程叫做闪燃，把发生闪燃的最地温度叫做闪点。
从消防观点来说，液体闪点就是可能引起火灾的最低/ 温度。
)1・1溶剂选择作为最佳电解液溶剂，必须尽可能满足下列要求。
•:•⑴熔点低、沸点高、蒸汽压低，从而使工作温度范围宽• 3相对介电常数高电，黏度低，从而使导率咼。
•但是上述的两个方面基本是相互冲突的。
如EC、PC 沸点越高，黏度就越大。
所以电解液通常就采用混合溶剂来弥补各组分的缺点。
像EC、PC极性高，相对介电常数大，黏度大的溶剂，就和DEC、DMC、EMC等极性小、相对介电常数低、黏度小的溶剂混合。
2、典型几种溶剂一、碳酸酯主要包括：1、环状碳酸酯：碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）等2、链状碳酸酯：（碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）等。
碳酸丙烯酯（PC）•:•碳酸内烯酯（PC）较早的使用在商业电池中。
与二甲氧基乙烷（DME）等量混合仍是一次锂电池的代表性溶剂。
PC用于二次电池与电池负极相溶性较差，在碳负极形成SEI膜（固体电解质膜）之前，随着锂共插入石墨层,导致石墨层发生剥离，循环性能下降。
碳酸乙烯酯（EC）碳酸乙烯酯（EC）,由于其在高度石墨化碳材料表面不发生分解及良好的成膜作用，因此绝大部分液体电解液均以其为主成分。
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电解液的几个理论问题
电导率是电解液的特性表征参数之一，决定了电 池的内阻和倍率特性，可以表示为：
K Zi2FCi
i 6ri
• 其中Zi 、Ci分别为离子的电荷数和摩尔浓度 • F为法拉第常数 • η为电解液的粘度 • ri为i离子的溶剂化半径 • 从上式可以看出电解质锂盐的浓度和电解液含有质子酸的杂质，如 水、有机酸、醇、醛、酮、胺、酰胺等；
• 有机电解液的配制； • 有机电解液中水、酸等杂质的脱除 • 电解液的包装
制备过程应该在洁净、气体氛围水含量小 于10ppm的环境下操作。
电解液的组成与作用—有机溶剂
有机溶剂的要求
• （1）适中的粘度和介电常数； • （2）较高的闪点和沸点与尽可能低的熔点； • （3）较宽的电化学稳定窗口； • （4）具有良好的热稳定性，使用温度尽可
• 有机溶剂的选择原则：介电常数高、粘度小有 机溶剂
• 介电常数高的有机溶剂其粘度必然也较大，粘 度小的有机溶剂其介电常数必然也较小
• 将介电常数大而黏度也大的有机溶剂如EC、 PC，与粘度小同时介电常数也小的有机溶剂 如DMC、DEC、EMC等混合使用。
电解液的组成与作用
影响电解液的几个因素 电解液工艺以及技术要求 有机溶剂 电解质锂盐 添加剂
电解液的组成与作用—添加剂
提高电解液电导率的添加剂：提高导电锂盐的溶解和电离 以及防止溶剂共插对电极的破坏
阳离子受体化合物，如 • NH3和一些低分子量胺类化合物能够显著提高电解液 的电导率 • 乙酰氨、含氮芳香杂环化合物如对二氮（杂）苯、间 二氮（杂）苯及其衍生物可避免配体的共插对电极的 破坏。 • 冠醚和穴状化合物12-冠-4、18-冠-6能与锂离子形成 螯合物，提高锂盐在有机溶剂中的溶解度，实现阴阳 离子对的有效分离和锂离子与溶剂分子的分离，提高 电解液的电导率，降低在充电过程中溶剂的共插和分 解的可能性。
电解液的组成与作用—电解质
几种锂盐的比较
• LiClO4：具有适当的电导率、热稳定性和耐氧化稳定性， 本身是一种强氧化剂，在有机电解液体系中可能会引起安 全问题
• LiBF4：热稳定性差、易于水解、电导率低，在低温型锂二 次电池中作为电解质，性能优于六氟磷酸锂
• LiAsF6：在已知锂盐的电解液体系中具有最好的循环效率、 较好的热稳定性和几乎最高的电导率，然而AsⅤ还原产物 具有潜在的致癌作用
电解液的组成与作用—添加剂
用以改善电池安全性的添加剂 有机电解液是极易燃烧的物质，当电池过热或过充电状态
下，都可能引起电解液的燃烧甚至爆炸，因此改善电解夜 的稳定性是改善锂离子电池安全性的一个重要方法。 在电池中添加一些高沸点、闪点和不易燃的溶剂可改善电 池的安全性。氟代有机溶剂如氟代链状醚C4F9OCH3、 氟代环状碳酸酯类化合物如一氟代甲基碳酸乙烯酯 （CH2F-EC）、二氟代碳酸乙烯酯（CHF2-EC）和三氟 代碳酸乙烯酯（CF3-EC）等具有较好的化学和物理稳定 性，较高的闪点和介电常数。能够很好的溶解电解质锂盐 和与其它有机溶剂混溶。电池中添加了这类有机溶剂电池 可表现出较好的充放电性能和循环性能。 在有机电解液中加入一定量的阻燃剂，如磷酸酯、亚磷酸 酯、磷腈
电解液的几个理论问题
介电常数对电解液电导率的影响 • 溶剂的介电常数越大，离子溶剂化程度 愈深，阴阳离子之间的距离就越大。 • 加入可与锂离子形成螯合物的溶剂如 DME或冠醚类化合物，实现电解质锂盐 阴阳离子对的有效分离，可极大地提高 阴阳离子间的距离，提高锂盐在电解液 中的浓度，从而获得较高的电导率。
能的宽； • （5）良好的化学和电化学稳定性，与电池
内的活性物质不发生反应； • （6）良好的安全性和环境相容性。
电解液的组成与作用—有机溶剂
常用有机溶剂
电解液的组成与作用—有机溶剂
碳酸酯类有机溶剂
• 环状碳酸酯:主要包括EC和PC，有较高的介 电常数、较高的沸点和闪点(>100℃ )，其 他环状碳酸酯如BC随着分子量增长，介电 常数低于降低，粘度却增加，对提高有机电 解液的电导率不利
电解液的组成与作用—几个影响因素
影响电解液性能的杂质 质子酸
• HF、H2O以及其他含有活泼氢原子的有机 酸、醇、醛、酮、胺和酰胺等物质
金属离子 • 指还原电位较锂离子高、含量相对较高的铁、 镍、钠、铝等金属杂质离子。
电解液的组成与作用—几个影响因素
影响电解液性能的杂质来源
• 六氟磷酸锂通常含有约100ppm的HF， 20-50ppm的水份；
电解液的几个理论问题
锂盐浓度对电导率的影响 • 锂盐的浓度越大，导电离子数增加，电 导率有增加的趋势，另一方面，随着锂 盐浓度的增加阴阳离子发生复合的几率 越大，电导率有降低的趋势，电导率通 常在电解液的浓度接近1M时有最大值。
电解液的几个理论问题
溶剂粘度对有机电解液电导率的影响
• 电解液电导率的大小与溶剂的粘度成反比，要 获得足够的电导率，电解液必须具有较低的粘 度。
影响电解液电导率的两个重要因素
电解液的几个理论问题
锂盐溶解过程对有机电解液电导率的影响 • 有机溶剂对离子溶剂化作用越强，锂盐 在有机溶剂中的溶解度越大。 • 有机溶剂如EC、PC、DEC和DMC等都 是阳离子接受体，直接影响阳离子的溶 剂化过程。一些阴离子接受体的硼基化 合物能够和阴离子形成配位作用，从而 使锂盐阴离子发生强烈的溶剂化，只需 添加少量就能明显提高锂盐的溶解度和 电解液的电导率。
电解液的组成与作用—有机溶剂
醚类有机溶剂 冠迷及其衍生物
• 冠醚和穴醚如12-冠-4能与锂离子形成螯合 物，提高锂盐在有机溶剂中的溶解度，实现 阴阳离子对的有效分离和锂离子与溶剂分子 的分离，提高电解液的电导率，而且能够降 低在充电过程中溶剂的共插和分解的可能性。
电解液的组成与作用—有机溶剂
• 缺点：
安全性方面需要进一步改进
电解液的组成与作用—电解质
电解质锂盐：LiClO4、LiBF4、LiASF6、 LiPF6、LiCF3SO3和LiN(SO2CF3)2
电解质锂盐的要求
• 易溶于有机溶剂，易于解离，以保证电解液 有较好的电导率；
• 具有较好的电化学稳定性和化学稳定性； • 环境友好性，分解产物对环境影响较小； • 易于制备和纯化，价格较便宜。
电解液的组成与作用—添加剂
主要用以改善电极SEI膜性能的添加剂 SEI（Solid electrolyte interphase） 膜：在
电池初期充放电过程中在碳负极与电解液的相界 面上形成的覆盖在碳电极表面的钝化层。 优良的SEI膜不溶于有机溶剂，导离子，不导电 子和溶剂分子，从而阻止溶剂分子共插，提高电 池的循环效率和可逆容量等性能。 SO2、CO2、VC、Cl-EC（氯代碳酸乙烯酯）、 Me-ClF（氯代甲酸甲酯）、anisole(苯甲醚)， 能够显著的改善电池的循环性能，提高电池的可 逆容量。
电解液的组成与作用—添加剂
提高电解液电导率的添加剂 阴离子受体化合物如
• 硼基化合物(C6H3F)O2B(C6H3F2)、 (C6F4)O2(C6F5)
电解液的组成与作用—添加剂
过充电保护添加剂 过充电保护添加剂在正常充放电时不参加任何电
化学反应，在过充电时通过一定的方式阻断电流， 从而提高电池的安全性。 1、过充电时添加剂在阳极表面氧化聚合，电阻增 加，电流急剧下降，从而实现安全保护，如联苯、 环己基苯 2、在电解液中添加合适的氧化还原对，当充电电 压超过电池的正常充放电电压时，添加剂在正极 上氧化，氧化产物扩散到负极被还原，还原产物 再扩散到正极被氧化，整个过程循环进行，直到 电池的过充电结束，如4-氟苯甲醚、苯甲醚。
• LiPF6> LiClO4>LiBF4>LiAsF6>LiN(SO2CF3)2>LiCF3SO 3
• 电导率变化（在EC/DMC中） LiASF6≈LiPF6>LiClO4≈LiN(SO2CF3)2>LiBF4>L iCF3SO3
• 热稳定性：LiCF3SO3>LiN(SO2CF3)2> LiASF6>LiBF4>LiPF6
电解液的组成与作用—添加剂
电解液的添加剂：“用量小，见效快”， 能显著地改善电池的某些性能如提高电解 液的电导率、电池的循环效率和可逆容量 等。
• （1）用量小； • （2）对电池性能没有副作用，不与构成电池
的其它材料发生副反应； • （3）溶于有机电解液； • （4）价格相对较低，没有毒性或毒性较小。
• LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2：热稳定性好，不易水解，电导 率低，对铝集流体有腐蚀作用。
• LiPF6：较好的电导率、突出的化学和电化学稳定性，缺点 是热稳定性稍差且易于水解，目前已得到广泛的商业化应 用。
电解液的组成与作用—电解质
几种锂盐在溶剂体系中的特性变化规律 • 氧化稳定性（在EC/DMC中）
羧酸酯类有机溶剂 环状羧酸酯
• γ-丁内酯（γ-BL），在一次锂电池中得到应用， 遇水易分解，而且还具有较大的毒性。
链状羧酸酯
• 甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、丙酸甲 酯（MP）和丙酸乙酯（EP）
电解液的组成与作用—有机溶剂
其它有机溶剂 含硫有机溶剂
• 如亚硫酸乙烯酯（ES）、亚硫酸丙烯酯 （PS）、亚硫酸二甲酯（DMS）和亚硫酸二 乙酯（DES）。
电解液的组成与作用—电解质
电解质材料：LiAsF6、LiPF6、LiBF4、R4NBF4、 R4NPF6
• 优点：
比能量大（为常规电池的2－3倍） 自放电小（每月小于12%）、 循环寿命长（可达1000次全充放寿命）、 充放电快（2小时快速充电能力）、 优良的高低温放电性能（可在-20℃－＋6 O℃条件下工作） 无记忆效应和较好的安全性
• 精制后的有机溶剂通常仍含有100— 300ppm的有机酸、醇、醛、酮、胺和酰胺 等杂质以及痕量的水（通常<20ppm）；