まず、リチウムイオン電池の電解液
電解質は、リチウムイオン電池の4つの主要材料の1つです。 リチウムイオン電池の血は、リチウムイオン電池の高電圧と高エネルギーのエネルギーを保証します。 電解質は、主に高純度有機溶媒、電解質リチウム塩、および必要な添加剤の原料から構成されており、一定の条件下で一定の条件下で調製される。
1.1有機溶剤
有機溶媒は一般に低粘度溶媒中で高誘電率溶媒と混合される。 一般的に使用される電解質リチウム塩は、過塩素酸カリウム、ヘキサフルオロリン酸カリウム、テトラフルオロホウ酸カリウムなどである。コスト、安全性などの観点から、ヘキサフルオロリン酸カリウム市販のリチウムイオン電池に使用される主な電解質である。
リチウムイオン電池の電解質に一般的に使用される有機溶媒は、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）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、アクリル酸Ｂである。アクリレート（ＭＡ）などが挙げられる。 有機溶媒は使用前に厳密に管理しなければならない。 溶媒の純度は安定した電圧と密接に関係しています。 有機溶媒の水分は、適格な電解質を配合するのに決定的な役割を果たす。 水を１０ -6以下に下げることは、ヘキサフルオロリン酸リチウムの分解を減らし、ＳＥＩフィルムの分解を遅くし、そしてガス上昇を防ぐことができる。 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。 リチウムイオンがその中で迅速に移動するように高いイオン伝導率を有する溶液を得るために、溶媒は一般にエチレンカーボネート（ＥＣ）＋ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）＋ジエチルカーボネートのような混合材料である。 エステル（DEC）
1.2電解質リチウム塩
電解質リチウム塩は、電解質の最大コストを占め、電解質コストの約４０％を占める。 ＬｉＰＦ ６は、負極に対して安定であり、高い導電性、大きな放電容量、小さな内部抵抗、および速い充電および放電速度を有する、最も一般的に使用される電解質リチウム塩である。 しかし、それは湿気とHFに敏感であり、その反応は乾燥した雰囲気（グローブボックスのような）の中で行われるべきです。 高温に強いわけではなく、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ます。 。 コスト、安全性および他の局面を考慮すると、リチウム六フッ化リン酸塩は、優れたイオン伝導性、優れた酸化安定性および低い環境汚染という利点を有する。 それは現在好ましいリチウムイオン電池電解質であり、そして市販のリチウムイオン電池にも使用されている。 主電解質 さらに、ＬｉＢＦ ４、ＬｉＰＦ ６、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＰＦ ２、ＬｉＴＤＩ、および高い安全性および良好なサイクル性能を有する他の一連のリチウム塩電解質系が注目を集めている。
1.2.1ヘキサフルオロリン酸リチウム
現在、LiPF 6の調製方法に関する関連研究は、主に2つのカテゴリーに分けられる：HF溶媒法とイオン交換法。 HF？ 溶媒法は、ＬｉＦをＨＦ溶媒に溶解し、次いでリンまたはフッ素を含有する物質を直接導入し、反応後に結晶を蒸発または冷却して最終生成物を得ることによってＬｉＰＦ ６を調製する最も伝統的な方法である。 この方法は工業設備の主要な方法であり、調製したLiPF 6は高純度と高品質を持ち、そして高級リチウム電池生産需要に適している。 しかしながら、製造プロセスは装置および操作に対して高い需要があり、ＬｉＰＦ 6中に残存するＨＦは電池の性能に大きな影響を及ぼす。
ＬｉＰＦ ６の他の主要な製造方法は、栗交換法である。 有機溶媒中でヘキサフルオロリン酸塩とリチウム含有化合物とをイオン交換してＬｉＰＦ 6を得る方法を指す。 イオン交換法の主な特徴は、それが単純で容易であるということですが、LiPF 6の純度の問題はその広い応用を制限します。
1.2.2新しいリチウム塩
現在、高い安全性と優れたサイクル性能を有する一連のリチウム塩電解質系が注目を集めている。 伝統的な電解質リチウム塩LiPF 6と比較して、包括的な能力はLiPF 6と競合することはできませんが、彼らはLiBOBなどのさまざまな側面で明らかな利点がありますか？ 良好な電気化学的安定性および熱安定性を有し、特定の溶媒と反応して安定な「ＳＥＩ」を形成することができる。 エネルギーサイクルの繰り返しの後に減衰することができます。 LiFSIは優れた性能を持つリチウム電池電解質です。 それは優秀な伝導性および電極材料とのよい両立性を有する。 LiBF 4はLiPF 6よりも優れた化学的および熱的安定性を有し、その安全性能はさらに優れています。 しかしながら、多数の実験データは単一のリチウム塩を使用していくつかの避けられない決定が常にあることを証明している。 例えば、ＬｉＦＳＩはアルミニウム腐食を引き起こしやすい。 ＬｉＢＦ ４は、比較的小さいアニオン半径、リチウムイオンとの強い相互作用、および弱い導電性を有する。 電解質リチウム塩単独で用いるためのリチウムイオン電池としての性能に劣る。 そのため、構造の異なるリチウム塩や構造の異なるリチウム塩を配合することにより、複合電解質は、単純な電解質にはない優れた特性を発揮し、電解質性能を様々な面で向上させることができる。
1.2.3さまざまなリチウム塩の長所と短所
ＬｉＢＦ ４：低温性能は優れているが、高価で溶解性が低い。
ＬｉＰＦ ６：総合性能はより良好であり、そして欠点は容易な吸水性および加水分解性である。
ＬｉＢＯＢ：高温性能はより良好であり、特に負極への溶媒の挿入損傷を抑制するが、溶解度が低すぎる。
ＬｉＦＳＩ：環境に優しいだけでなく、良好な熱安定性、湿気に対する感受性、および導電性も有する。
LiPF2：リチウム電池の高温サイクル性能と貯蔵性能、低温出力性能、過充電保護とバランスのとれた容量性能を改善します。
ＬｉＴＦＳＩ：良好な電気化学的安定性、高いイオン伝導度、良好な熱安定性、および加水分解が困難。
LiTDI：非常に高いリチウムイオン移動数を持ち、リチウム塩の量を減らし、バッテリーコストを下げます。
1.3.1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次のような効果があります。
（１）造膜助剤
無機フィルム形成添加剤：ＳＯ ２、ＣＯ ２、およびＣＯのような小分子は不動態化フィルムの形成を促進することができ、ＬｉＩまたはＬｉＢｒのようなハロゲン化物の添加も不動態化フィルムを改善することができる。
有機皮膜形成添加剤：アニソールまたはそのハロゲン化誘導体などのフッ素化、塩素化および臭素化有機化合物は、電池のサイクル性能を改善し、電池の不可逆容量損失を減らすことができる。 それらの中で、ビニレンカーボネート（ＶＣ）は非常に優れたフィルム形成添加剤である。
（2）電解液中の微量の水分およびHF酸添加物を減らす
カルボジイミド化合物は、ＬｉＰＦ ６の酸への加水分解を防ぐことができる。 さらに、Ａｌ ２ Ｏ １、ＭｇＯ、ＢａＯ、Ｌｉ ２ ＣＯ １、ＣａＣＯ １などの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。
（3）過充電防止剤および過放電防止剤
有機アミンおよびイミン、ビフェニル、およびカルバゾールなどの化合物は、過充電および過放電を防ぐための添加剤として使用されています。
（4）難燃剤
テトラプロポキシシラン（ＴＰＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、有機フッ素化合物、およびハロゲン化アルキルホスフェートなどの有機リン化合物は、高沸点高引火点不燃性化合物における難燃添加剤として使用される。
（5）低温性能添加剤の改良
Ｎ、Ｎ－ジメチルトリフルオロアセトアミド、有機ホウ化物、フッ素含有カーボネートおよび他の低粘度、高引火点は、電池の低温性能の改善に有益である。
（6）多機能添加剤
１２−クラウン−４をＰＣ溶媒に添加した後、電極界面におけるＳＥＩフィルムを最適化して、電極の最初の不可逆容量損失を減少させた。 電解質へのフッ素化有機溶媒およびＢＴＥおよびＴＴＦＰのようなハロゲン化リン酸塩の添加は、優れたＳＥＩフィルムの形成に寄与するだけでなく、電解質に対して一定の、またはさらにはかなりの難燃性をも有する。