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鋰離子電池電解質是什么?

鉅大LARGE  |  點擊量:8233次  |  2021年03月30日  

電解質是電池的重要組成部分,在正、負兩極之間起輸運離子、傳導電流的用途。從相態上來分,鋰離子電池電解質可分為液態、固態和熔融鹽電解質三類。從鋰離子電池內部傳質的實際要求出發,電解質必須滿足以下幾點基本要求:


(1)離子電導率:電解質不具有電子導電性,但必須具有良好的離子導電性,一般溫度范圍內,電解質的電導率在1×10-3~2×10-3S/cm之間。


(2)離子遷移數:電池內部輸運電荷依賴離子的遷移,高離子遷移數可減小電極反應時的濃差極化,使電池出現高的能量密度和功率密度。理想的鋰離子遷移數應盡量接近1。


(3)穩定性:電解質與電極直接接觸時,應盡量防止副反應的發生,這就要求電解質要具備一定的化學穩定性和熱穩定性。


(4)機械強度:電解質要有足夠高的機械強度以滿足電池的大規模生產包裝過程。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試,結果表明,電解液中添加1%TMP,可以顯著提高電池的倍率性能和循環性能。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

為防止常規鋰離子電池存在的漏液、易燃、易爆等安全性問題,鋰二次電池電解質體系正在向固態化發展。固態電解質又被稱為快離子導體,要求電解質具有較高的離子導率、低電子導電性、以及低活化能。科學家們目前研究的固態電解質包括無機固體電解質、固態聚合物電解質、固-液復合電解質等多種類型。在無機固體電解質中,Li+處于流動態,通過電解質中的空穴和/或間隙位置發生遷移傳導。


全固態聚合物電解質的導電是依靠聚合物的鏈段運動和鋰離子遷移,可完全防止液體增塑劑的使用,被認為解決鋰離子電池安全性問題的最好途徑之一。具有交聯結構聚乙烯/聚環氧乙烷固態聚合物電解質具有較高的離子電導率(25C時>1.0×10-4S/cm)和優越的抗枝晶生長能力。將MFC(micro-fibrillatedcellulose)納米纖維與甲基丙酸烯基全固態聚合物電介質膜進行復合,表現出卓越的力學性能,并且材料整體的電化學性能沒有受到任何破壞,有望應用于柔性全固態鋰二次電池。

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