锂离子电池电解液的研究进展
锂离子电池电解液研究现状及展望
锂离子电池电解液研究现状及展望锂离子电池电解液研究现状及展望摘要：锂离子电池电解液及其关键材料的研究日益受到广泛地重视。
电解液作为锂离子电池重要组成部分，其性能优劣对锂离子电池的发展是极大地制约。
以锂离子电池工作环境要求不同，电解液可分为高温型电解液、低温型电解液和安全型电解液，阐述了近几年锂离子电池电解液的技术研发现状，展望了锂离子电池电解液的未来发展趋势。
关键词：锂离子电池；电解液；溶剂；锂盐；添加剂锂离子电池自1990年实现规模生产以来，以比其它二次电池（铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池）所不能比拟的优越电性能及外型可变优势迅速占领了许多市场领域，得到了迅猛的发展。
已广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、摄像机、数码相机、移动DVD、MP3、电动车、电动工具等领域，已成为各种现代化移动通讯设备、电子设备、交通设备等不可缺少的部件。
锂离子电池电解液是锂离子电池必需的关键材料，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。
伴随着锂离子电池的快速发展，我国锂离子电池所需的电解液生产也从无到有、从小到大发展壮大起来，对锂离子电池的发展起到了非常重要的支撑作用。
本文按照锂离子电池的工作环境要求，将锂离子电池电解液分为以下三个方面：高温型电解液、低温型电解液、安全型电解液，阐述了近几年锂离子电池电解液的技术研发现状。
1．锂离子电池高温型电解液研究锂离子电池在长时间工作状态下，电池内部温度会升高，局部温度可能达到70~80℃，普通电解液在高温下可能会发生一些副反应，影响电池的性能。
通过在普通电解液中加入功能添加剂制备成高温型电解液，在不影响常规性能的前提下，可以提高电池的高温性能。
1.1 磺酸酯添加剂研究固体电解质相间界面（solid electrolyte interphase，简称SEI）膜在锂离子电池中具有重要的意义，SEI膜的质量对提高锂离子电池的循环寿命有重要的作用。
锂离子电池电解液
固态电解液
凝胶电解液
• 以固态溶剂为溶剂的电解液，具有较好的热稳定性和电
• 以凝胶态溶剂为溶剂的电解液，具有较好的粘度和机械
化学稳定性，可以提高电池的安全性
强度，可以提高电池的循环稳定性和安全性
• 固态电解液的优点是热稳定性和电化学稳定性好，但导
• 凝胶电解液的优点是热稳定性和电化学稳定性好，且导
电性较差，导致电池内阻较大
的优点，提高电池的性能
• 凝胶-液体混合电解液的优点是导电性好、热稳定性和电化学稳定性好，且制备工
艺较简单，成本较低
03
锂离子电池电解液的制备方法与工艺
有机电解液的制备方法与工艺
溶胶-凝胶法
溶液混合法
• 将锂盐、溶剂和添加剂混合均匀，形成溶胶状，然后经
• 将锂盐、溶剂和添加剂分别溶解在各自的溶剂中，然后
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锂离子电池电解液研究进展
DOCS
01
锂离子电池电解液的基本组成与性质
锂离子电池电解液的主要成分及其作用
锂盐
• 锂离子电池电解液的主要组成部分，影响电解液的导电性能和锂离
子传输效率
• 常用的锂盐有LiPF6、LiBF4、LiClO4等，其中LiPF6因其高导电性
和稳定性而得到广泛应用
溶剂
• 锂离子电池电解液的溶剂要求具有较高的介电常数、良好的化学稳定
性和较低的粘度
• 常用的溶剂有EC（碳酸乙烯酯）、DMC（碳酸二甲酯）、DEC（碳
酸二乙酯）等，不同溶剂的组合可以调整电解液的性能
⌛️
添加剂
• 添加剂可以改善电解液的性能，提高电池的循环稳定性、安全性和倍
锂电池电解液电导率模型研究进展
摘要本文从经典溶液模型、统计热力学模型、半经验模型和数理统计方法四个方面阐述了近年来国内外锂电池电解液溶液电导率模型的研究进展。
锂电池电解液溶液的离子传输机理研究已逐渐从经典的溶液理论转向统计热力学理论，从分子和离子的微观参数出发建立高水平的热力学理论模型，以更好地理解微观结构和微观粒子相互作用。
锂电池电解液溶液电导率的预测以及优化则从传统的半经验模型转向数理统计方法，从而以较小的试验规模、较短的试验周期和较低的试验成本，获得理想的试验结果以及得出科学的结论。
关键词锂电池电解液；电导率；传输机理；预测电解液被称为“锂电池的血液”，其作用是在正负极间传输锂离子，对电池的能量密度、循环寿命、安全性能、高低温性能具有直接影响。
电导率是电解液最常规的物性，表征着电解液的传输特性，广泛应用于研究电解液溶液微观结构和微观粒子相互作用，帮助我们更好地理解电解液中复杂的微观现象。
另外在电池的开发过程中离子电导率低或黏度高的电解液在高电流密度或低温环境下往往表现出较差的循环稳定性，通过合适的数学模型可以帮助科研人员更好地进行电解液设计。
电解液电导率受溶质种类、溶剂组成、溶质浓度以及温度等因素影响，变量多且复杂，因此通过数学模型来探索电解液电导率与各因素之间的内在关系并寻找其中规律具有重要的研究意义。
本文综述了锂电池电解液溶液电导率的理论和数学两大类模型，理论模型包含经典溶液模型和统计热力学模型，数学模型包含半经验模型和数理统计方法。
通过建立电导率理论模型，有助于研究锂离子在电解液中复杂的热力学和输运机制，加深对锂离子溶剂化效应的理解；在此基础上预测不同组分不同条件下的电解液电导率等关键物性参数，为高低温、倍率等功能型电解液设计提供参考；另外通过建立准确的锂电池电导率模型，也能辅助电池材料基因数据库的建设。
1.1 经典溶液模型近一个世纪以来，许多研究人员试图从理论上解释电解质溶液的离子传输现象。
在电解液中电导率数据容易获得且精度高，研究人员构造出性质尽可能接近真实电解液溶液系统的物理化学模型，通过合理的假设条件推导出可靠的理论模型。
锂离子电池耐高压电解液添加剂研究进展
锂离子电池耐高压电解液添加剂研究进展本文主要介绍锂离子电池耐高压电解液添加剂方面的研究进展，并按照添加剂的种类分类进行探讨：含硼类添加剂、有机磷类添加剂、碳酸酯类添加剂、含硫添加剂、离子液体添加剂及其它类型添加剂，并展望了添加剂在耐高压锂离子电池中的发展前景及未来研究方向。
标签：锂离子电池;电解液添加剂;耐高压耐高压电解液是构筑高压锂离子电池体系的核心，因为提高电池的工作电压可以提高能量密度，但是，目前所使用的电解液当工作电压超过4.3 V时会发生严重的氧化分解，导致电极/电解液之间界面阻抗增加，从而恶化电池性能。
相比于发展新型的耐高压电解液，添加剂由于其用量少、成本低、无毒或毒性较小等优点而更受研究者们的青睐。
本综述主要对耐高压锂离子电池中的添加剂进行了分类总结，并按照添加剂的种类将其分为：含硼类添加剂;有机磷类添加剂;碳酸酯类添加剂;含硫添加剂;离子液体添加剂及其它类型添加剂。
1 含硼类添加剂含硼化合物经常作为添加剂应用到不同正极材料的锂离子电池中，在电池循环过程中，很多含硼化合物会在正极表面形成保护膜，来稳定电极/电解液之间的界面，从而提高电池性能。
考虑到含硼化合物的这一独特性能，众多学者开始尝试将其应用到耐高压锂离子电池中，来增强正极界面稳定性。
LI等[1]将三（三甲基硅烷）硼酸酯（TMSB）应用到以Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 作正极材料的耐高压锂离子电池中，发现当有0.5%（质量分数）TMSB 添加剂存在时，循环200 圈后容量保持74%（电位范围2～4.8 V，充放电倍率为0.5 C）;而没有添加剂存在时，容量保持仅为19%。
为了了解TMSB对正极表面修饰的作用机制，ZUO等[2]将TMSB添加到LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨全电池中，并分别对正极材料进行了XPS 与TEM 分析，得到结论：在没有添加剂存在时，随着循环次数的增加，会逐渐在正极表面形成一层有LiF存在的正极电解液界面（CEI）膜，这层膜较厚且具有高阻抗;加入TMSB 后，缺电子的含硼类化合物会提高正极表面LiF的溶解度，形成的SEI膜较薄，且具有低的阻抗。
锂离子蓄电池电解液研究进展
收稿日期:2002211213 作者简介:高阳(1978—),男,安徽省人,硕士,主要研究方向为锂离子蓄电池。
Biography :GAO Yang (1978—),male ,master.锂离子蓄电池电解液研究进展高 阳1, 谢晓华2, 解晶莹3, 刘庆国1(1.北京科技大学固体电解质研究室,北京100083; 2.哈尔滨工程大学化工学院,黑龙江哈尔滨100051;3.中国科学院微系统与信息技术研究所,上海200050)摘要:锂离子蓄电池电解液及其添加剂的研究日益受到研究者的重视。
电解液作为锂离子蓄电池重要组成部分对电池性能影响很大。
综述了现阶段锂离子蓄电池电解液的溶剂、锂盐、低温性能以及热稳定性方面的研究状况。
添加剂是有效改善锂离子蓄电池电解液性能的手段,概述了目前添加剂几个主要方面———SEI 成膜添加剂、电导率提高添加剂、电池安全保护添加剂的研究进展。
关键词:锂离子蓄电池;电解液;添加剂中图分类号:TM 912.9 文献标识码:B 文章编号:10022087X (2003)0520479205Recent development of electrolyte s in lithium 2ion rechargeable batterie sG AO Yang 1,XIE Xiao 2hua 2,XIE Jing 2ying 3,L IU Qing 2guo 1(1.L aboratory on Soli d S tate Ionics ,Beiji ng U niversity of Science and Technology ,Beiji ng 100083,Chi na ;2.Instit ute of Chemical Technology ,Harbi n Engi neeri ng U niversity ,Harbi n Heilongjiang 150001,Chi na ;3.S hanghai Instit ute of Microsystem &Inf ormation technology ,Chi nese Academy of Sciences ,S hanghai 200050,Chi na )Abstract :Great importance is attached to the lithium 2ion rechargeable battery electrolyte and additive.Elec 2trolyte ,as an important part of lithium 2ion rechargeable battery ,will influence battery performances.Recent re 2search status on solvents ,lithium salt ,low temperature performance and thermal stability of electrolyte was re 2viewed.An additive is an effective means to improve the lithium 2ion rechargeable battery electrolyte.Present progress of the additives of lithium 2ion rechargeable battery electrolyte was stated ,such as the additive of SEI formation ,the additive of conductivity improvement ,the additive of battery protection.K ey w ords :lithium 2ion battery ;electrolyte ;additive 自从1859年G aston Plante 发明铅酸蓄电池以来,研究开发高比能量、长循环寿命的蓄电池一直是化学电源界探寻的目标。
锂离子电池电解液的优化及其性能研究
锂离子电池电解液的优化及其性能研究随着电子科技的不断发展，锂离子电池的应用越来越广泛，从智能手机到电动汽车都有它的身影。
而电解液作为锂离子电池的重要组成部分，直接影响着锂离子电池的性能。
因此，研究锂离子电池电解液的优化及其性能是十分必要的。
一、电解液的组成锂离子电池电解液由溶剂、锂盐和添加剂三个部分组成。
其中，溶剂是主要组成部分，一般采用有机溶剂，如碳酸乙烯、二甲基碳酸酯等。
锂盐则是电离的主要来源，不同的锂盐对电解液的性能影响不同。
添加剂是一些辅助组分，如氟化物、硫酸酯等，可起到调节电极反应、提高电极材料电化学稳定性以及优化电解液界面等作用。
二、电解液性能电解液的性能对锂离子电池的运行、寿命、安全性均具有影响。
以下介绍一些常用的电解液性能指标。
1. 锂离子电导率锂离子电导率是指电解液中离子输运的速率。
电解液的离子传递速度越快，电池输出功率就越高。
目前，常用的电解液主要采用含有配位膜的锂盐来提高电解液的离子传递速率。
2. 耐受低温性能电解液在低温下的性能对电池的运行很关键，因为低温下锂离子电池的输出功率和充放电效率均会受到影响。
因此，电解液的耐受低温性能也是重要的考评指标之一。
3. 热稳定性热稳定性是指电解液在高温下的耐受性，也是锂离子电池的一个安全性能指标。
电池在使用过程中，有时会遭受一些温度异常的情况，如果电解液不能够耐受这些极端的高温，则会导致电池安全性能下降。
4. 漏电流漏电流指电池在长时间放置后的失效现象，率先表现在电解液中。
漏电流过大会导致锂离子电池自放电加快、寿命缩短以及安全性下降。
三、电解液的优化为了优化锂离子电池的性能，可从以下几个方向进行电解液的优化。
1. 选择锂盐不同的锂盐具有不同的离子传递能力和溶解度，选择合适的锂盐可提高电解液的导电性能。
2. 利用添加剂添加剂对电解液的粘度、稳定性以及电化学稳定性等方面均有一定作用。
添加适量的添加剂，可有效地提高电解液的性能。
3. 引入浓度梯度电解液传统的锂离子电池中，电解液浓度是均匀分布的。
锂离子电池技术的研究进展
锂离子电池技术的研究进展锂离子电池是一种经典的可充电电池，其具有体积小、重量轻、能量密度高等优势，在移动通信、电动车、储能、航空航天等领域得到广泛应用。
随着科技的发展和需求的不断增加，锂离子电池技术在结构设计、电极材料、电解液等方面都得到了很大的改进和创新。
本文将介绍锂离子电池技术的研究进展，从多个角度探究其发展趋势和前景。
一、锂离子电池的结构设计电池的结构设计是决定其性能和循环寿命的关键。
一般来说，锂离子电池的结构主要包括正极、负极、电解质等组件。
近年来，随着材料科学的不断进步，锂离子电池结构设计也得到了极大的发展。
在正极材料方面，过渡金属氧化物正极材料（例如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等）是锂离子电池的主流正极材料，其中LiFePO4正极材料具有很好的安全性和较高的电化学性能，正在成为锂离子电池领域的一个新兴研究方向。
在负极材料方面，将碳材料的石墨化应用于锂离子电池负极材料是减轻电池重量和提高电池能量密度的有效途径。
最近，为了提高电池的性能，石墨化碳材料的晶体结构进行了改进，例如采用硬碳、微米纤维等材料来改善石墨化碳的性能。
电解质是电池中的重要组成部分，一般使用电解液来实现离子的传导。
新型电解液材料的出现，能够提高电池的韧性、抗干扰性、安全性和电化学性能。
现在，固态电解质被认为是提高电池的稳定性和循环寿命的最有前途的电解质方向之一。
二、锂离子电池的电极材料电极材料是锂离子电池中起到媒介传导作用的关键组成部分。
近年来，针对锂离子电池中的电极材料进行了很多研究。
正极材料方面，磷酸铁锂是新兴的正极材料，具有较高的比容量（170mAh/g）、较高的放电平台电压3.45V（vs Li/Li+）以及优良的循环寿命。
二氧化钛正极材料则是另一种热门材料，其通过改变二氧化钛的结构和化学组成来增加其电容量，进一步提高了电量的密度。
负极材料方面，石墨负极材料是目前应用最广泛的负极材料。
近年来，人们通过增加石墨负极材料的粗度和孔隙度来提高电池的效率和循环寿命。
锂离子电池电解液负极成膜添加剂的研究进展
2016年第35卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1477·化 工 进展锂离子电池电解液负极成膜添加剂的研究进展周丹，梁风，姚耀春（昆明理工大学真空国家工程实验室，云南省有色金属真空冶金重点实验室，省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南 昆明650093）摘要：解决锂离子电池电极材料和电解液相容性的关键是形成稳定且Li +可导的固态电解质界面膜（SEI 膜），因此，对优质负极成膜添加剂的研究成为锂离子电池研发中的一个热点。
本文综述了锂离子电池电解液成膜添加剂的作用原理，具体介绍了各类负极成膜添加剂的研究现状，从成膜反应机理和理论计算方面详述了近几年来负极成膜添加剂的研究进展。
分析了所存在的问题主要是如何快速地挑选出更适宜、更高效的成膜添加剂，并指出了成膜添加剂未来的发展趋势为：①研究各添加剂与电解液的反应机理，着重开发对锂离子电池副反应小的负极成膜添加剂；②通过选择两种或两种以上的添加剂的协同作用，以弥补一种添加剂的不足；③提高无机成膜添加剂在电解液中的溶解度。
关键词：锂离子电池；电解质；成膜添加剂；固态电解质界面膜（SEI 膜）中图分类号：O 646.5；TM 912 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）05–1477–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.05.031Research progress of negative film-forming additives in electrolyte forLi-ion batteriesZHOU Dan ，LIANG Feng ，YAO Yaochun（The National Engineering Laboratory for Vacuum Metallurgy ，Kunming University of Science and Technology ，Key Laboratory for Nonferrous Vacuum Metallurgy of Yunnan Province ，State Key Laboratory Breeding Base of ComplexNonferrous Metal Resources Clear Utilization in Yunnan Province ，Kunming 650093，Yunnan ，China ）Abstract ：Forming a stable solid electrolyte interface film (SEI film) is the key to solve the compatibility between lithium ion battery electrode material and electrolyte. Therefore ，the research of high quality anode film-forming additive in electrolyte for lithium ion battery attracts much attention. The principle of film-forming additives for organic electrolyte in Li-ion batteries was reviewed. The research status of a variety of additives was particularly introduced. The recent progress on negative film-forming additives was reviewed in detail ，from the perspectives of film formation mechanisms and quantum calculation. The main problem was how to select more suitable and efficient film-forming additives. In addition ，the possible trends in this area were proposed ：①Understanding the mechanism of additive reacting with the electrolyte ，especially for the negative film forming additive which has minimum side effects for lithium ion battery ；②Combining two or more additives together to compensate the deficiencies of one additive ；③Increasing the solubility of inorganic film-forming additives in the electrolyte.Key words ：Li-ion battery ；electrolytes ；film-forming additives ；solid electrolyte interface (SEI)第一作者：周丹（1991—），女，硕士研究生。
商用锂离子电池电解液研发新进展
出， 溶 剂 的粘 度 越低 ， 挥 发性 越强 ， 表 面 张力 越 小 。 有意思的是， 碳 酸 丙 烯 酯（ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ， Ｐ Ｃ） 的表
发性 下降有 关 。 ｙ一 丁 内酯（ Ｇ ＢＬ ） 作
为 一种 特殊 的羧 酸酯 ， 具有 良好的耐
高温性 能 ， 但循 环性 能和倍 率性 能 方
续 的 电动 汽车 电池 市场 的爆 发作 好
准备 。 因此 ， 相 关 企业 对 电解 液 的研 发仍 然需 加强 。 本 文主要 以东莞 市杉
碳 酸 乙 烯 酯（ ＦＥＣ） 作 为 新 型 溶 剂 进 行 了试验 。 相 比于 碳酸 乙烯酯 （ ＥＣ） 和
（ 反 式） 二 氟 代 碳 酸 乙烯 酯 （ ＤＦＥＣ） ， ＦＥＣ具有 独特 的优势 ， 具体性 能对 比 见表 １ 。
方很有帮助 。 例如在 ｌ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 的Ｌ ｉ Ｐ Ｆ 、 Ｅｃ ： ＧＢＬ ＝２：３ 、 ２ ％碳 酸 亚 乙 烯 酯 （ Ｖｉ ｎ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ， ＶＣ） 的配方 中， 如果 不 加入表 面 活性 剂 ， 注液 后的 电 池 也无法 化成 ， 主要 是 因为 电解液 无 法充分 浸润 隔膜 ， 电池就无 法化成 。 然
、
新型溶剂与添加剂的开发
新 型溶 剂 和 新 型 添 加 剂 的 开 发
酯 的低 温性 能变差 ， 但 高温 存储 性能
有 一 定 的提 升 ， 这 与其 粘 度 上升 、 挥
１ ． 溶剂
成为近 年来 电解 液行业 的研 究 热点 。 为 了提 升 电解液 的低 温性 能 ， 同时满
足 高低 温兼 顾 的要求 ， 笔 者对 羧酸 酯 类进行 了研 究 ， 如 乙酸 酯 、 丙酸 酯 、 丁 酸酯、 乙酰 乙酸乙酯、 特戊 酸酯等 ，
宽温域锂离子电池功能电解液的研究进展
宽温域锂离子电池功能电解液的研究进展摘要：分析锂离子电池在低温工作条件下的性能劣化机理，阐述溶剂物理性质对电解液低温性能的影响规律，总结目前通过低黏度及低熔点的溶剂组分、低阻抗的成膜添加剂以及新型锂盐来改善电池低温性能的研究工作。
同时探讨锂离子电池在高温工作条件下容量衰减机制，综述目前改善锂离子电池高温性能的主要方法，包括采用高温成膜添加剂、耐高温锂盐以及锂盐稳定剂。
在此基础上指出目前宽温域锂离子电池发展面临的主要挑战，展望锂离子宽温域电解液的发展趋势。
关键词：锂离子电池；宽温域电解液；低温性能；高温性能；添加剂20世纪90年代初，日本索尼公司率先推出钴酸锂/石墨锂离子电池[1]。
如今，锂离子电池虽然在小型移动电源领域(如手机、笔记本电脑、数码相机)已获得广泛的应用，但其对低温和高温环境的耐受性仍然无法满足极端条件下的应用要求[2 3]。
当温度过低时，电解液的电导率会大大的降低、SEI膜阻抗增大，锂离子在电极中的传递阻抗也会增大。
温度较高时，电极又极容易与电解液发生各种复杂的界面反应，如正极材料的氧化和SEI膜成分的变化等。
如果温度继续增高，电池内部的剧烈反应将导致热失控，从而引发安全问题。
本文将从改善电池低温性能及提高电池高温性能两方面综述宽温域锂离子电池电解液的研究进展及未来发展趋势。
1 低温电解液的研究进展锂离子电池低温电解液的性能主要受限于3方面。
首先，常用的EC基电解液在低温条件下黏度增大甚至凝固，使得电解液离子电导率变差；其次，低温下电极界面膜(SEI)电荷迁移阻抗增加，使充放电过程电极极化加大；再次，在低温下条件下，锂离子电池在恒流充电的后期易产生析锂现象，导致SEI膜状况恶化，电池循环性能变差。
因此，改善锂离子电池低温性能的研究主要从以下几个方面入手：1）溶剂成分优化。
2) 锂盐优化。
3) 低温添加剂。
1.1低温溶剂的研究根据电解液的性能要求，理想的锂离子电池电解液低温共溶剂应具有以下条件：1)熔点低(Tm)，沸点高(Tb)，蒸气压低，在提高低温性能的同时尽量不对电池高温性能产生不利影响；2)具有较低的黏度(η)及较高的介电常数(ε)，从而使电导率高，有利于锂离子传输。
锂离子电池电解液阻燃添加剂研究进展_杨聚平
文 献 报 道，一 些 磷 腈 化 合 物 自 身 有 比 较 好 的 离 子 导 电 性，可 单 独 用作锂离子电池电解液，如含寡居氧 化乙烯侧链的线性多聚磷腈（图 6）， 离 子 导 电 率 达 到 10-5S / c m [27，28]。并 且，这些聚合物有比较高的分解温度 （235℃），放热量适中[29]。另外，小分子 的含同样寡聚氧化乙烯侧链的环状磷 腈既可以单独用作电解质，也可作为 凝胶电解液的增塑剂（能起到提高离 子导电率的作用）。相关的实验研究发 现，当它用于聚氧化乙烯（P E O）电解 质或者有机碳酸酯电解液的添加剂 时，电解液的可燃性降到燃烧标准以 下，50℃时的离子导电率从 10-5增加
50
60
图 4 包含不同磷化合物 1mol/L LiPF6/EC+EMC (50% ∶ 50%，质量分数 ) 电解液体系的燃烧性质
优点是 ：①有利于SEI膜的生成 ；②能 够使五氟化磷（P F5）失活。在磷（Ⅲ） 化 合 物 中，三（2，2，2-三 氟 乙 基）亚 磷酸酯（T T F P）不仅能够降低电解液 的可燃性，而且能够提高锂离子电池 的循环性能，因此是一种比较有潜力 的阻燃剂[24，26]。例如，把T T F P加入电 解液 1.0mol/L LiPF6、1∶ 1∶ 3PCE C - E M C添加剂中，当T T F P浓度为 5%（质量分数）时，锂离子电池的循环 性能提高，此时尚不能充分阻燃 ；当 T T F P浓度为 20%（质量分数）时，电 解液不仅完全不能燃烧，并且电池在 60℃高温下循环稳定性达到 200周。 Y a o等[25]研究发现，电解液 1m o l / L L i P F6+ E C + D E C（E C与D E C质量比 1∶ 1）中使用亚磷酸三甲酯（T M P I） 阻燃效果与使用磷酸三甲酯（T M P） 阻燃效果相当，但L i N i0.18C o0.12O2/ L i 电池中使用TMPI添加剂比TMP更能 显著改善电池的循环稳定性。 3. 磷腈类
锂离子电池电解液及功能添加剂的研究进展
锂离子电池电解液及功能添加剂的研究进展何争珍;杨明明【摘要】From two aspects including the composition of electrolytes and the safety performance, research progress of electrolytes for the Li-ion batteries was introduced. From composition aspect of the electrolytes, organic solvents that have high dielectric constant and can form effective SEI on the graphite electrode surface were found out. At the same time, electrolytes that have good conductivity and stable electrochemical characteristics were also found out. Aiming at the electrolyte functional additives, the key research was to find out suitable additives which can improve safety performance of the Li-ion batteries.%从电解液的组成和功能添加剂两大方面,综合阐述了锂离子电池电解液的研究进展.在电解液组成方面,找到具有高的介电常数和能在石墨类电极表面形成有效SEI的有机溶剂,并且找到具有良好电导率、稳定电化学性能的电解质.而电解液功能添加剂方面,重点研究是找到改善电池安全性能的添加剂.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2011(040)009【总页数】3页(P928-930)【关键词】锂离子电池;电解液;安全性能;添加剂【作者】何争珍;杨明明【作者单位】成都理工大学材料与化学化工学院,四川成都610059;成都理工大学材料与化学化工学院,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】TM911.3锂离子电池电解液及功能添加剂的研究已经成为当今锂离子电池研究的一个焦点。
锂离子电池电解液的研究进展
锂离子电池电解液的研究进展锂离子电池已经成为了现代信息技术和电力工具的主要能量来源。
它具有高能密度、长寿命、低自放电等优点。
而锂离子电池电解液则是锂离子电池的重要组成部分，直接关系到锂离子电池的性能和安全稳定性。
本文将介绍锂离子电池电解液的研究进展。
一、锂离子电池电解液的组成锂离子电池电解液是由正极、负极、隔膜和电解液四个部分组成。
其中，电解液是锂离子电池中最为重要的组成部分。
电解液常见的组成包括有机溶剂和锂盐。
有机溶剂的种类包括碳酸酯、丙烯腈和碳酸二甲酯等，而锂盐则常见的有LiPF6、LiBF4、LiClO4等。
二、锂离子电池电解液的性能锂离子电池电解液的物化性质直接关系到锂离子电池的性能。
例如，电池的电势窗口、功率密度、循环寿命和安全稳定性等。
其中，锂离子电池电解液的导电率、溶解性和化学稳定性等是电解液的重要性能指标。
1. 导电率电解液的导电率决定了离子在电解液中的迁移速率，进而影响了电池的输出功率和放电速率。
常见的电解液有机溶剂的导电率较低，难以满足高功率的需求。
无机固体电解质依靠离子在固体中的迁移，因此具有优秀的导电性能。
但其不足之处是其它性能指标较差。
2. 溶解性锂离子电池电解液的溶解性主要影响锂盐在电解液中的溶解度和电池的充放电往返效率。
此外，电解液溶解性还影响到电池蓄电池容量和高倍速循环寿命。
3. 化学稳定性锂离子电池电解液的化学稳定性主要关系到电池的安全性。
当电解液的化学稳定性发生改变时，可能导致电解液分解或反应产生危险气体，从而引发电池内部的短路、爆炸或火灾等风险。
因此，常见的电解液往往在化学稳定性设计时需要兼顾其他性能指标，例如，电解液的电池非挥发性。
三、锂离子电池电解液的研究进展随着锂离子电池技术不断发展，人们对电池的高功率高能量密度、长寿命和高安全性等指标的要求也越来越高。
为此，锂离子电池电解液的研究一直是锂离子电池技术发展的重要研究领域。
1. 有机溶剂电解质有机溶剂电解质是锂离子电池典型的电解液类型。
锂离子电池低温电解液的研究进展
2008年第27卷第2期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·209·化工进展锂离子电池低温电解液的研究进展张国庆1，马莉1，倪佩2，刘元刚2（1广东工业大学材料与能源学院，广东广州510006；2东莞迈科科技有限公司，广东东莞523800）摘要：分析了从溶剂、锂盐和添加剂3个方面对电解液低温性能进行改进技术的研究现状。
首先比较了乙烯碳酸酯（EC）基和丙烯碳酸酯（PC）基溶剂的低温性能，并针对这两类有机电解液的电化学和低温特性的改进，详细论述了几种重要的方法和措施，得出有机溶剂优化和添加剂的使用是提高电解液低温性能的有效手段的重要结论。
最后指出了锂离子电池电解液低温性能的研究方向和应用前景。
关键词：锂离子电池；低温电解液；有机溶剂；锂盐；添加剂中图分类号：O 641 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2008）02–0209–05Research progress of low temperature electrolytes for Li-ion batteriesZHANG Guoqing1，MA Li1，NI Pei2，LIU Yuangang2（1Faculty of Material and Energy，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，Guangdong，China；2 McNair Technology Co.，Ltd.，Dongguan 523800，Guangdong，China）Abstract：Research progress of low temperature electrolytes in Li-ion batteries，such as conducting lithium salt，organic solvent and additives is reviewed and analyzed. The electrochemical properties and low temperature performance of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) based organic solvent are presented and compared. In order to modify the electrochemical and low temperature properties of the two important organic solvents above，a few important methods are introduced. It can be concluded that the optimization of organic solvent and use of additives are effective means to improve the low temperature performance of organic liquid electrolyte. The development and application trend of low temperature electrolytes for Li-ion batteries are also discussed.Key words：Li-ion batteries；low temperature electrolytes；organic solvent；lithium salt；additives随着锂离子电池市场化不断深入，人们对电池性能的期望越来越高。
快速充电锂离子电池电解液研究进展
快速充电锂离子电池电解液研究进展
殷志刚;吴宁宁;曹敏花;张硕
【期刊名称】《新能源进展》
【年(卷),期】2024(12)2
【摘要】提高锂离子电池快速充电能力是当前电池发展的重要方向。
快速充电电池应具有优异的锂离子扩散能力,其开发需要从正极和负极角度选择合适材料,同时也要考虑电解液对快充性能的影响。
基于现有文献资料,从多维度出发概括总结了开发具有快充性能电池的方法,包括改善电解液的扩散性能,降低去溶剂化势垒和改善固体电解质界面(SEI)膜性能。
低熔点溶液、高溶质浓度、高离子迁移数均能改善电解液扩散性能,提高电池的快充性能。
选择低溶剂化结合能电解液能够提高电池快充性能。
电解液溶剂的选择、溶质浓度的改变、电解液添加剂的加入均能改善负极SEI膜的性质进而提高电池快充性能。
电解液开发和创新是快充电池性能提高的关键要素。
【总页数】11页(P216-226)
【作者】殷志刚;吴宁宁;曹敏花;张硕
【作者单位】荣盛盟固利新能源科技股份有限公司;北京理工大学;廊坊职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK02;TM912
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锂离子电池电解液标准化研究进展
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 103
科技创新导报 2021 NO.11 Science and Technology Innovation Herald
范围、放电容量、倍率性能、循环和安全性能[4-7]。 1.4 电化学稳定性
锂离子电池电解 液的电化 学 稳 定性 通常用电化 学 窗口来衡 量。电化 学窗口指的是电解 液 发 生氧化 反 应 和 还 原 反 应 的电位 之 差。电化 学 窗口越 宽，表 明电 解 液的电化学稳定性越强。理想的锂离子电池电解液应 该 具 有高的氧化电位和 低的还 原电位。电解 液的电化 学稳定性将直接影响成品电池的充放电容量[8]。 1.5 浸润性
WANG Yuan* TANG Xianwen SHAO Dan CHEN Zhi CHEN Feng (Guangzhou Institute of Energy Testing, Guangzhou, Guangdong Province, 511447 China) Abstract: Electrolyte is one of the key materials for lithium-ion batteries, and its performance directly affects the performance of the f inished battery. The standardization of electrolyte can promote the improvement of electrolyte product quality to a certain extent. This article reviews the factors of electrolyte affecting the performance of f inished batteries, the current status and def iciencies of domestic lithium-ion battery electrolyte standards, and the standardization organization of domestic lithium-ion battery electrolyte. What's more, Suggestions are put forward for the standardization development of lithium-ion battery electrolyte in China. Key Words: Lithium-ion battery; Electrolyte; Standardization; Research progress
锂离子电池电解液功能添加剂的研究进展
锂离子电池电解液功能添加剂的研究进展电解液是锂离子电池的关键材料之一，它能影响电池的功率输出、内阻、循环等性能。
本文对近年来研究较多的成膜添加剂、低温添加剂、高电压添加剂以及安全添加剂的研究进展进行综述，并对锂离子电池电解液添加剂未来的研究方向进行展望。
标签：锂离子电池;电解液;功能添加剂锂离子电池因其具有高电压、高容量、长寿命等显著特点，已经应用于消费类电子产品、新能源汽车、航空航天及军事装备等领域，成为应用领域最广泛的化学电源。
电解液是电池中离子传输的载体，对电池的功率、内阻、循环等性能有非常重要的影响[1-4]。
随着锂离子电池技术的不断发展，高电压体系和高能量密度电池技术对电解液提出更高的要求，电解液及其添加剂的研究成为锂离子电池研究领域的重点。
锂离子电池一般由正极、负极、隔膜、电解液和外壳组成。
作为锂离子电池的核心材料，电解液一般由锂盐和有机溶剂组成，目前商业化的锂盐主要是LiPF6，有机溶剂通常是碳酸酯类溶剂，常见的有：碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）等。
通过添加剂提升电解液的功能性，进而提升电池性能，是目前电解液研究的重要方向。
1 成膜添加剂在新能源车应用领域，电池的长寿命和存储性能是非常重要的竞争点，众所周知，在锂离子电池首次充放电过程中会在电极材料与电解液的固液相界面生成一层被称为“固体电解质相界面膜”，简称SEI膜，致密稳定的SEI膜有助于锂离子动力电池获得较长的使用寿命、良好的存储性能及更宽的环境适应性，成膜添加剂在SEI膜的形成过程中起到了很好的促进作用。
成膜添加剂是研究较早也较多的添加剂：按化合物的种类可分为有机成膜添加剂和无机成膜添加剂;按物理形态，分为气体、液体和固体成膜添加剂;按添加剂的分子结构分为环状和链状;按照成膜机理又可以分为还原型、反应型及修饰型。
双草酸硼酸锂（LiBOB）是近年来研究的热点材料之一，用作锂盐可以使电解液具有更好的热稳定性，能有效提高锂离子电池的使用安全性。
锂离子电池的研究进展
锂离子电池的研究进展从智能手机到电动汽车，我们身边的许多电子设备都需要使用充电电池。
随着技术的不断发展，锂离子电池已取代了镍氢电池成为主流。
它具有高能量密度、长寿命、轻量等优点，正逐渐成为电动汽车等领域的重要组成部分。
那么，锂离子电池有哪些特点，目前的研究进展如何呢？1.锂离子电池的特点锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间移动来储存和释放能量的电池。
它的装置通常由正极、负极、隔膜和电解液组成。
其中正极材料是锂离子电池的一个关键部分，它的种类和性质不仅影响能量密度和功率密度，还影响电池的寿命和安全性能。
实际上，所有的锂离子电池都存在着安全性的问题。
如果电池压力增加或温度升高，电池内部的电解质会变得不稳定，进而产生反应，并产生热量。
这种反应被称为“热失控”，它可能导致电池内部的化学物质释放，甚至爆炸，给人们的生命和财产安全带来极大威胁。
2.锂离子电池的研究进展为了应对锂离子电池的安全问题，科学家和工程师们一直在不断探索新的材料和结构，以提高电池的性能和安全性。
以下是一些最新的锂离子电池研究进展：（1）新型电解液材料的研究：新型电解液材料的出现可以增强锂离子电池的性能、安全性和寿命。
例如，一些研究人员使用具有高离子导电性、低挥发性和高热稳定性的材料来代替传统的有机溶剂，从而改善了电池的电极分解和过电位成分，同时减少了电池的火灾和爆炸风险。
（2）新型正极材料的研究：目前主要使用的正极材料是氧化钴、氧化锂、氧化镍和氧化铁等。
但这些材料的成本较高，而且难以满足高功率和高能量密度的要求。
因此，一些科学家正在研究新型正极材料，例如钠离子电池、锰酸锂、三元材料和钴酸锂钫等。
（3）新型负极材料的研究：传统的负极材料是石墨，但它的能量密度不太高。
目前有很多选择，包括钛酸锂、硅、锆、铝等。
（4）新型电池结构的研究：一些科学家正在研究新型电池结构，例如针尖状电极、多维电极、纳米电极等，以提高电池的能量密度和功率密度。
此外，一些人也在研究新型锂离子电池，如锰电池、锌离子电池、镁离子电池等。
以TFSI_为基的锂离子电池电解液的研究进展
２０１１．１１Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１１综述收稿日期：２０１１－０６－２３作者简介：罗建志（１９８３—），男，河南省人，助理工程师，主要研究方向为高纯电子气体的开发。
１４４４以ＴＦＳＩ－为基的锂离子电池电解液的研究进展罗建志，王少波，杨献奎（中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027）摘要：以ＴＦＳＩ－为基的锂离子电解液的应用，明显改善了锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
介绍了ＬｉＴＦＳＩ锂盐的物理特性、对集流体的腐蚀、ＳＥＩ膜的形成及对锂盐的修饰等性质，系统阐述了有机溶剂、室温离子液体及聚合物电解质等以ＴＦＳＩ－为基不同类型的锂离子电解液，比较了不同类型电解液的优缺点，并指出了目前存在的问题及今后研究的发展方向。
关键词：ＬｉＴＦＳＩ；锂离子电池；电解液中图分类号：ＴＭ９１２文献标识码：Ａ文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１１）１１－１４４４－０３Development of lithium-ion battery electrolyte based on TFSI －LUO Jian-zhi,WANG Shao-bo,YANG Xian-kui（The 718Research Institute of CSIC,Handan Hebei 056027,China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｂａｓｅｄｏｎＴＦＳＩ－，ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙ，ｃｙｃｌｅｌｉｆｅａｎｄｓａｆｅｔｙ．ＴｈｅｎａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｉｔｈｉｕｍｓａｌｔＬｉＴＦＳＩｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｓｕｃｈａｓｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｏｒ，ＳＥＩｆｉｌｍｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｔｈｉｕｍｓａｌｔ，ａｎｄｓｏｏｎ．Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｒｅｖｉｅｗａｂｏｕｔｓｅｖｅｒａｌｔｙｐｅｓｏｆｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｂａｓｅｄｏｎＴＦＳＩ－ｗａｓｇｉｖｅｎｏｎｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｆｏｒｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｖｅｎｔ，ｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｏｎｉｃｌｉｑｕｉｄａｎｄｐｏｌｙｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬｉＴＦＳＩ；ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ目前对锂离子电池的研究主要集中在正极和负极材料的开发和改性上，而电解液的研究所占的比例则相对较少，但是电解液一直是一个重要的因素影响着电池的容量，安全性能和循环寿命，制约着锂离子电池的发展和应用。
新型高性能锂离子电池电解液研究实验报告
新型高性能锂离子电池电解液研究实验报告一、引言锂离子电池作为一种重要的储能装置，在现代社会的各个领域，如电动汽车、便携式电子设备等，都有着广泛的应用。
而电解液作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响着电池的整体性能。
因此，对新型高性能锂离子电池电解液的研究具有重要的意义。
二、实验目的本实验旨在研究新型高性能锂离子电池电解液的性能，通过对不同配方的电解液进行测试和分析，找到一种能够提高锂离子电池性能的电解液配方。
三、实验材料与设备（一）实验材料1、碳酸乙烯酯（EC）2、碳酸二甲酯（DMC）3、碳酸二乙酯（DEC）4、六氟磷酸锂（LiPF6）5、添加剂 A6、添加剂 B（二）实验设备1、手套箱2、电池充放电测试仪3、电化学工作站4、离子色谱仪5、气相色谱仪四、实验方法（一）电解液的制备按照一定的比例将 EC、DMC、DEC 混合均匀，然后加入适量的LiPF6 和添加剂 A、B，搅拌均匀后，在手套箱中静置 24 小时，得到不同配方的电解液。
（二）电池的组装在手套箱中，将正极材料（如钴酸锂）、负极材料（如石墨）、隔膜和制备好的电解液组装成锂离子电池。
（三）性能测试1、充放电性能测试使用电池充放电测试仪对组装好的电池进行充放电测试，记录电池的充放电曲线和容量。
2、循环性能测试对电池进行多次充放电循环，测试电池的容量保持率。
3、倍率性能测试在不同的充放电倍率下对电池进行测试，评估电池的倍率性能。
4、电化学阻抗测试使用电化学工作站对电池进行电化学阻抗测试，分析电池的内阻。
五、实验结果与分析（一）充放电性能不同配方的电解液所组装的电池在充放电性能上表现出一定的差异。
其中，配方 X 的电解液所组装的电池具有较高的首次充放电容量，分别达到了_____mAh/g 和_____mAh/g。
（二）循环性能经过多次充放电循环后，配方 Y 的电解液所组装的电池容量保持率最高，达到了_____%。
这表明该配方的电解液能够有效提高电池的循环稳定性。
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矿冶
M ININ G & M ET ALLU R GY
文章编号: 1005- 7854( 2004) 03- 0057- 04
锂离子电池电解液的研究进展
Vol. 13, No. 3 Sept ember 2004
吴 萌, 栾和林, 姚 文
( 北京矿冶研究总院, 北京 100044)
溶剂的极性不仅与盐的溶解能力和表观电导率
相联系, 而且可以加强电化学反应的动力学和热力 学, 因而制定准则是有必要的。由 Reichard 根据吡 啶钅翁- N- 苯氧内盐染料的最大波长溶剂化显色吸收 谱带的跃迁能, 提出一种溶剂极性参数 E T ( 30) 作为 溶剂极性的尺度, 已为广大工作者认同112。其公式 为:
吴 萌, 等 : 锂离子电池电解液的研究进展
# 59 #
高1142。关于亚硫酸酯的使用, 有待进一步研究。
2 电解质锂盐的研究进展
锂离子电池中使用的锂盐种类很多, 以阴离子 不同分类可分为无机阴离子锂盐和有机阴离子锂盐
两类。
无机 阴 离 子 锂 盐 主 要 包 括 L iClO4、L iBF4、 LiPF6、L iAsF 6。L iClO4 是一种强氧化剂, 加 入有机
低直接影响电池的使用温度; 闪点和蒸气压与电池 的安全性紧密相关; 溶剂的黏度对电池电导率的影 响很大。V enkataset ty 认为122, 在极性非质子 溶剂 中电导率的估算, 除要考虑离子缔合与三键离子形 成外, 还要考虑到强的离子- 溶剂相互作用与溶剂 的黏度。一个典型的例子是以 PC( 碳酸丙烯酯) 为 溶剂的锂盐体系, 其摩尔电导率的计算值非常低, 尽 管这个溶剂有很高的极性和锂盐的解离度, 但是由 于 PC 分子间相互作用, 使其有很高的黏度( G= 215 @ 10- 3P a#s) , 强极性对锂盐有好的解离优势被其高 黏度带来的不利影响所 平衡, 导致 了低的电导率。 为了获得一种较高电导率的电解液, 通常的作法是 将两种或多种溶剂混合使用, 其中一种( 几种) 是高 介电常数的, 另一种( 几种) 是低黏度的。典型的例 子是使用链状碳酸酯或醚和 PC 共混。在大多数情 况下, 当溶剂与共溶剂在等摩尔情况下, 电导率有最 大值。
溶剂中容易发生爆炸, 出于安全考虑, 在工业上不使
用, 仍作为实验室 研究用。L iAsF6 不 易分解, 但由 于砷毒性问题而受到限制。L iBF4 导电性能及循环 性差。L iPF 6 不稳定, 易吸水, 在溶液中分解产生微 量的 L iF 及 PF5, 但由于其电导率高, 因此商业上广
泛应用。此 外, LiAlCl4、LiSCN 、LiT aF6、L iGeF 6 等 的使用也在研究中1152。新近报道, 杂多酸作为电解
112 典型的有机溶剂 目前研究的有机溶剂的种类很多, 在商业上广
泛应用的是以碳酸酯为主。碳酸酯主要包括环状碳
酸酯[ 碳酸乙烯酯( EC) 、碳酸丙烯酯( PC) 等] 和链状 碳酸酯[ ( 碳酸 二甲酯( DMC) 、碳酸二乙酯 ( DEC) 、 碳酸甲乙酯( EM C) 等] 。
碳酸丙烯酯 ( 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。其缺点是 PC 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132。通过改变溶剂的 组成或加 入 少量 添加 剂 以克 服 P C 的 负 面影 响。 如: 乙烯亚硫酸酯( ES) 或丙烯亚硫酸酯( PS) 加入量 5% ( 体积比) 可抑制 PC 在电极上的共插, 并有利于 成膜142; 邻苯二酚碳酸酯, 加入量 2% , 抑制 P C 在负 极上的分解152; 在 PC 中加入少量氯代碳酸乙烯酯 ( C-l EC) , 由于它的 分解电位是 117V, 高于 溶剂化 L i+ 的嵌层电位。在共 插入前形成良好的 钝化膜, 提高石墨电极的可逆循环性能162。但是, 最新研究表 明172, 在LiN( SO2C2F5) 2- PC体系中LiN( SO2C2F5) 2 浓度 为 2172mol/ L 时, P C 可在电极表面形成良好的 SEI 膜。
自从 1991 年初日本 Sony 公司生产的锂离子电 池上市以来, 锂离子电池发展十分迅速。由于工作 电压高( 316V) 、体积小、质量 轻、比能量高、无记忆 效应、无污染, 以及自放电小、循环寿命长等优点, 备 受电池界瞩目。
但锂离子电池在高低温性能和电极相容性等方 面仍有待进一步改善。这方面的研究报道很多, 多 从电极和电解液材料方面进行改良。从这两种途径 来看, 改良电解液更经济、更便利。因此, 本文对锂 离子电池电解液的国内外研究进展进行总结。
111 物性参数对电解液的影响
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, 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。根据公式
E 离子- 离子 =
-
Z
+ 1
Z-2 / ( Er 2)
式中: Zi 为正负电荷; E为介电常数; r 为离子溶剂
摘 要: 从有机溶剂、电解质锂盐、添加剂三个方面, 论述了锂离子电池的电解液研究进展情况。其 中 有机溶剂 仍以碳酸酯为主, 研究的重点是寻找功能添 加剂; 电解质锂盐的发展趋势是增大阴离 子半径, 降低离子间的作用力, 提高它的溶解度和热稳定性。在电解液的选择方面, 主要通过溶剂的物性参数及 溶剂和锂盐的相容性来实现。 关键词: 锂离子电池; 电解液; 有机溶剂; 功能添加剂; 溶剂极性 中图分类号: TM 9111 3 文献标识码 : A
子与其它溶剂不被阴极分解方面起有利作用。韩景
立等1182研究, 把 5 磺基水杨酸苯基硼酸锂溶入 EC/
DMSO 体系中获得良好的耐氧化能力和稳定性。
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。EC 在常温下是固态 ( 熔点 37 e ) , 必须加入 其它溶 剂提高 低温使 用范 围。EC BEM C = 3 B7 在 锂离 子 电 池 中 低 温性 较 好182; EC 体系中加入等摩尔的 MA ( 甲基乙烯酯) 同 样可获得良好的低温性192。
RESEARCH PROGRESS OF ELECT RO LY T E FOR L-i ION BAT T ERIE S
W U Meng , L UA N He-li n, YA O Wen ( Beij ing General Research Inst it ute of M ining and Metal lurgy , Beij i ng 100044, China )
ABSTRACT: F rom t he aspect s of organic solvents, lit hium salt s and addit ives, research progress of the non- aqueous organic electroly te for L-i ion bat teries is review ed1On the organic solvents, carbonat e is a principal electrolyte and its research lays st ress on seeking of funct ional additives1T he developing tendency of lithium salts is to enlarge anion. s radius and weaken t he act ive force betw een ions, thus improving it s solubility and t hermost abil-i t y1T he selection of elect rolyt e is realized on the basis of adjusting solvent. s physical parameters and com pat ibilit y bet ween t he solvent s and lit hium salts1 KEY WORDS: L-i ion bat t ery; Electrolyte; Organic solvent ; Funct ional addit ives; Solvent polarity
E T ( 30) = hcTL = 28591/ K 其中: h 为普朗克常数; c 为光速; T 为吸收波数; L 为 Avogadro 数; K为型吸收峰不同( 随极性增加, E T ( 30) 值增 加) 。
除溶剂的极性以外, 各种溶剂的物理参数均对 锂离子电池的性能产生影响。溶剂的熔、沸点的高
电解液作为锂离子电池三要素之一, 其合理的
收稿日期: 2004- 01- 05 作者简介: 吴 萌, 硕士。
选择对电池各方面性能的提高起着重要的作用。电 池中采用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐 的离子型导体。有机溶剂、电解质锂盐和添加剂是 锂离子电池电解液研究的三个方面。
1 锂离子电池有机溶剂的研究进展
甲基锂( 如 L iC( CF3SO2) 3) , 以及有机硼酸酯。 有机硼酸酯是目前新研究的一种锂盐。Zhang
S S1172等研究, 1, 3 丙烯二醇硼酸酯与 EC 按 1B2 混
合, 1mol/ L 的 L iClO4 电解 液中电 导率达 到 117 @ 10- 3S/ cm, 分解电压高达 518V , 并在稳定碱金属离
质锂 盐, 如 L i3PW12 O40 # nH2O 和 Li4SiW12 O40 # nH2O 有高的充放电能力及循环能力1162。