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锂离子电池电解液发展趋势分析

2021-06-09   点击量:279

什么是锂离子电池电解液?在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你了解这些高科技可能会含有的锂离子电池电解液吗?


伴随随着人类对煤炭、石油、天然气等化石燃料的不断开采与消耗,现在已知的化石燃料储量按照现有的消耗速度已经不足以支撑人类使用一百年,而且这些化石燃料的燃烧出现了大量的温室气体导致全球气候变暖,同时排放的氮和硫的氧化物也是导致大气污染的重要原因。那么这就使人们迫切要寻找到新的清洁能源以支撑人类社会的不断可持续发展。近年来人类对太阳能、风能、潮汐能、地热能等清洁可持续能源的研究不断深入,相关的开采和转化利用技术也在不断取得进步。但是我们都了解这些能量源要么具有间歇性要么严重受到地域限制,因此相关的储能技术也随之应运而生,其中锂离子电池作为现有储能技术的重要组成部分越来越受到人们的重视。


电解质是一种离子导体,在电池的正极和负极之间传导。它由锂电解液、高纯有机溶剂、必要添加剂等原料按一定比例组成,在电池的能量密度、功率密度、广泛的温度使用、循环寿命、安全功能等方面起着至关重要的用途。锂离子电池由外壳、正极、负极、电解液和间隙组成,其中电极数据无疑是人们关注和研究的重点。但同时,电解液也是一个不可忽视的方面,毕竟占电池成本15%的电解液也确实在电池的能量密度、功率密度、广泛的温度使用、循环寿命、安全功能等方面发挥着至关重要的用途。


我们都了解锂离子电池的重要组成部分包括四个方面:正极材料、负极材料、电解液、隔膜。电解液作为锂离子电池的重要组成部分对提升锂离子电池的循环性能、能量密度,从而进一步提升电动汽车续航里程起着不可替代的用途。锂离子电池能量密度取决于电池的电压和容量,要想提高电池能量密度除了提高正负极材料的容量外,另一个途径便是提高电池的工作电压,那么电池在高工作电压下对电解液的高电压性能也提出了新的技术要求。锂离子电池电解液的组成部分一般包括电解质锂盐、高纯度有机溶剂和一些特定组分的添加剂。


电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、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。重要使用的电解质有高氯酸锂、六氟磷酸锂等。但用高氯酸锂制成的电池低温效果不好,有爆炸的危险,日本和美国已禁止使用。而用含氟锂盐制成的电池性能好,无爆炸危险,适用性强,特别是用六氟磷酸锂制成的电池,除上述优点外,将来废弃电池的处理工作相对简单,对生态环境友好,因此该类电解质的市场前景十分广泛。


锂离子电池电解质在未来的发展趋势将是从现阶段的有机液态电解质逐步向固态电解质过渡,期间也会有各种其他体系的电解质出现。电解质的研发不仅要综合考虑其电化学性质、热力学性质、动力学性质等,同时也要考虑与相应匹配的正负极材料的兼容性问题以及电池的具体应用条件来进行综合设计,从而取得各个性能指标的综合整体提升。锂离子电池整体性能的提升是一个综合性工程,要各组成部分的协同进步。


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钜大特种电池工程研究院

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