电解液成分 铅酸电池修复最简单的方法

2023-09-08 14:05:41 作者:蔡金盛
文/李涛

锂离子电池是新能源纯电动汽车的主要动力来源。随着电动汽车保有量的不断增加,其开发和应用越来越受到重视。众所周知,锂离子电池有几个重要的组成部分,包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳,每一个都发挥着不同的作用。那么今天我们就来聊一聊锂离子电池的电解液,看看它是如何影响电池的整体性能的。

虽然电解液在电池工作时没有明显的成分变化,也没有大的反应,但它是锂离子电池的四大关键技术之一。被业界称为锂离子电池的“血液”,就像人体的血液一样。它的主要功能是运输,在正负极之间起到运输锂离子和传导电流的作用。这是锂离子进出正极和负极的唯一指定路径。

您不能只是锂离子电池的电解质。你要经过层层筛选,满足以下条件。首先,它必须具有较高的导电率,一般达到110-3210-2s/cm。值得注意的是,这里所说的电导率是指电解质的离子电导率,而不是电子的电导率。

锂离子电池的内部电荷传输依赖于锂离子的迁移。电解液和电解质在熔融状态下已离解出正负离子,离子本身带电。当离子向一个方向运动时,电荷也向一个方向运动,产生电流,这就是离子导电性。在原电池中,外电路是导电的,电解液是离子导电的,所以这就要求电解液必须既是电绝缘又是离子导电的。

此外,电解液需要具有较高的热稳定性和化学稳定性,不易热分解,在较宽的电压范围内仍能保持相对稳定的温度。同时在长期流通和储存过程中不会与内部其他材料发生化学反应,与电极的相容性高,从而在负极上形成稳定的SEI膜。

最后,在生产方面,必须是无毒、无污染、使用安全,最好是可生物降解、易于制备、价格低廉。

对电解液有这么多的要求,主要是因为电解液主要是用来输送锂离子的,但是会直接影响到电池的性能。例如,电解液的稳定性会影响电池的循环寿命和工作温度范围,而离子电导率会影响电池的充放电效率。各种因素叠加,会进一步影响电池的安全性,这是我们最关心的。

目前主流的锂离子电池电解液包含三部分,即溶剂、锂盐和添加剂。有机溶剂是锂离子电池电解液的重要组成部分,对锂盐的溶解度、电解液的电导率、循环效率、可逆容量和电池安全性都有重要影响。溶剂的选择应尽可能满足以下要求。 一是熔点低、沸点高、蒸气压低,工作温度范围广;第二,高介电常数和低粘度,导致高导电性。

在实际应用中,通常将介电常数较高、粘度较低的有机溶剂混合制成介电常数较高、粘度较低的混合溶剂。是最早应用于碳酸锂电池行业的有机溶剂,在锂电池行业具有不可替代的地位。

锂盐溶解在溶剂中并离解形成溶剂化阳离子和溶剂化阴离子。电解液中阴阳离子的运动可形成导电基础,在电场作用下的定向运动形成电池内部电流。因此,它必须具有足够的溶解度,溶剂化的阳离子必须具有高迁移率,并且阴离子在正极充电时不会发生氧化还原反应,阴离子和阳离子不会与电极发生反应等。此外,锂盐应无毒、稳定且易于制备。目前常用的锂盐是综合性能最好的六氟磷酸锂。

有机电解液添加剂具有“用量小(一般小于5%体积比或质量比)、见效快”的突出特点,可以在不增加电池成本的情况下显着改善锂离子电池的某些宏观性能。目前锂离子电池电解液添加剂的研究主要集中在以下几个方面:提高SEI膜的稳定性;提高电池的安全性能;控制电解液中酸和水的含量;提高电解液的导电性。

总结:

作为电解液锂离子电池的重要组成部分,其易燃性和漏液性仍然是制约液态锂离子电池发展的重要因素。目前,固态电池发展势头火热,有望在现有基础上,特别是在电池安全性方面有重大突破,为电动汽车的发展提供保障。

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