知識

電解質組成

Dec 13, 2018 伝言を残す

1.1有機溶剤

 

有機溶媒は電解質の主要部分であり、電解質の性能は溶媒の性能と密接に関係しています。 エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)など、リチウムイオン電池の電解質に一般的に使用される溶剤油、一般にプロピレンカーボネート(PC)には適さない)。リチウム一次電池に主に使用されるエチレングリコールジメチルエーテル(DME)など。 二次電池にはPCが用いられており、リチウムイオン電池の黒鉛負極との相溶性は非常に悪い。 充放電中に、PCはグラファイトアノードの表面で分解し、そして同僚はグラファイト層を剥がし、電池のサイクル性能を低下させる。 しかしながら、安定なSEIフィルムは、ECまたはEC + DMC複合電解質中に確立することができる。 一般に、EC +鎖状カーボネートの混合溶媒は、EC + DMC、EC + DECなどのリチウムイオン電池の優れた電解質であると考えられている。 LiPF 6またはLiCl 4、PC + DMEシステムなどの同じ電解質リチウム塩は、メソ相カーボンミクロスフェアC − MVMB材料に対して常に(EC + DEC、EC + DMCシステムと比較して)最悪の充電および放電性能を示す。 しかし絶対にではありませんが、PCをリチウムイオン電池の関連添加剤として使用する場合、電池の低温性能を改善することが有益です。

有機溶媒は使用前に厳密に管理しなければならない。 例えば、純度は99.9%以上であることが必要であり、含水量は10×10±6以下であることが必要である。 溶媒の純度と安定電圧の間には密接な関係があります。 純度標準を有する有機溶媒の酸化電位は約5Vである。 有機溶媒の酸化電位は、電池の過充電および安全性を研究するために非常に重要である。 有機溶媒の水分を厳密に制御することは、認定電解質の調製に決定的な影響を及ぼします。 10×10 −6未満の水は、LiPF 6の分解を減少させ、SEIフィルムの分解を減速させ、そしてガス上昇を防止することができる。 含水量は、モレキュラーシーブ吸着、常圧又は真空蒸留、及び不活性ガスの導入によって達成することができる。


1.2電解質リチウム塩

LiPF 6は最も一般的に使用されている電解質リチウム塩であり、リチウム塩開発の将来の方向性である。 可能な限り、LiCIO 4、LiAsF 6なども実験室で電解質として使用されています。 ただし、LiC104を使用した電池の高温性能は良くなく、LiC104自体は衝撃で爆発しやすいため、強力な酸化剤でもあり、電池での使用には安全ではありません。 リチウムイオン電池の工業的大規模使用には適していません。

LiPF 6は、負極に対して安定であり、大きな放電容量、高い導電率、小さな内部抵抗、速い充電および放電速度を有するが、水分およびHF酸に非常に敏感であり、反応が容易であり、乾燥雰囲気でしか動作できない。環境湿度が20×10未満の手袋など) ボックス)では、高温に耐えられず、80℃〜100℃で分解反応が起こり、五フッ化リンとフッ化リチウムが生成し、精製が困難です。 したがって、電解質を調製するとき、LiPF 6の溶解によって引き起こされる自己分解および溶媒熱を制御する必要がある。 壊す。 中国で製造されるLiPFの百分率は一般に標準に近いが、HF酸含有量は電解質を調製するために直接使用するには高すぎるので精製する必要がある。


1.3添加剤

多くの種類の添加剤があり、異なるリチウムイオン電池製造業者は電池の使用および性能に関して異なる要件を有し、そして選択された添加剤の焦点もまた異なる。 一般に、使用される添加剤は主に3つの方法で使用されます。

(1)アニソールを電解質に添加してSEIフィルムの性能を向上させる。

リチウムイオン電池の電解質へのアニソールの添加は、電池のサイクル性能を向上させ、電池の不可逆的な容量損失を減らすことができる。 アニソールは、溶媒の所望の生成物と反応してLiOCH 3を形成し、これは電極表面上の非常に安定で安定なSEIフィルムの形成を容易にし、それによって電池のサイクル性能を改善する。 電池の放電プラットフォームは、電池が3.6Vを超えて解放することができるエネルギーを測定することができ、そしてある程度まで電池の大電流放電特性を反映することができる。 実際には、電解質へのアニソールの添加は、電池の放電プラットフォームを広げ、電池の放電容量を増大させることができることを見出した。

(2)電解液中の微量水分やHF酸を減らすための金属酸化物の添加

先に述べたように、リチウムイオン電池は電解質中の水と酸の必要量に関して非常に厳格です。 カルボジイミド化合物は、LiPF 6を酸に加水分解することができる。 さらに、Al 2 O 3、MgO、BaO、Li 2 CO 3、CaCO 3などのようないくつかの金属酸化物が、HFを除去するために使用される。 しかしながら、酸除去速度は、LiPF 6の加水分解と比較して遅すぎるため、濾過することは困難である。 リチウム電池電解質中のLi、PおよびFの合計含有量は96.3%であり、Fe、K、Na、ClおよびAlなどの他の主要不純物元素の合計は0.055%である。


(3)過充電および過放電を防止する

電池の内部保護回路を通して従来の過充電されて、ナトリウムイミダゾリウム環、ビフェニル、カルバゾールおよび他の化合物のような添加剤を電解質に加えることが現在望まれており、そのような化合物は研究段階にある。


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