锂电池电解液详解.ppt

合集下载

锂离子电池电解液的溶质、有机溶剂、添加剂的研究PPT精选文档

锂离子电池电解液的溶质、有机溶剂、添加剂的研究PPT精选文档

因此必须通过添加剂对锂离 子电池进行过充电保护,提 高其使用的安全性。根据不 同的防过充作用机理,常用 的防过充添加剂可分为氧化 还原添加剂、电聚合添加剂 2类。
17
2一甲氧基萘用作锂离子电池过充保护添加剂
采用2一甲氧基萘作为过充保护添加剂,研究了其对磷酸铁锂电池首次充 放电性能 、常温循环性能和过充性能的影响。
图l为分别含 0%、2%、5%、7%2一甲氧基萘添加剂的锂离子电池以
0.05C的电流恒流充电4h,电压上限为3.65V,再用 0.1C的电流再次恒流充电
4h,电压上限为3.65V的电压/容量曲线;开始充电时电压瞬间升至2.25V,然
后上升趋势减缓,出现了一个短暂的小平台,平台结束后,电压瞬间升高至
3.1V,之后电压升势变缓,最终完成充电。
草酸根的五元环发生开环反应形成CO-COOH基团。此开环反应在电池 首次循环中会形成1.5V的充电平台, 造成首次充放电效率降低。
(5)在低温下的循环性能和倍率 性能较好;
(6)热稳定性良好,分解温度高;
(7)易溶解于线形碳酸脂中,所 形成的电解液具有更低的黏度和更 高的润湿性。
8
03 PART THREE
18
2一甲氧基萘用作锂离子电池过充保护添加剂
19
2一甲氧基萘用作锂离子电池过充保护添加剂
本文采用了2一甲氧基萘作为 锂离子电池的添加剂,研究了其 对磷酸铁锂电池电化学性能和耐 过充性能的影响。结果表明添加 5%的 2-甲氧基萘对改善锂离子 电池的耐过充性能具有一定的效 果,同时对电池的电化学性能没 有影响。
02 PART TWO
对锂离子电池电解质溶质的研究
4
电解质溶质需要满足以下几点要求:
(1)溶质需要能够完全的溶解在非水溶剂中,并且溶解后的电解液中的 离子(特别是锂离子)需要有足够大的迁移速率。

锂电池电解液详解PPT课件

锂电池电解液详解PPT课件
第5页/共52页
2. 2 锂盐
分类 无机阴离子盐
有机阴离子盐
分子式
LiPF6
LiBF4 LiClO4 LiAsF6 LiCF3SO3,LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3 LiN(CF3SO2)2等
LiPF3(C2F5)3, Li(C4F9SO2)(CF3SO2)N等 LiBOB 等
3.1 电解液离子传输性 质
离子电导率
Nei Zi ciui
Ui
Z i ei
6 ri
U i :离子的迁移率
ci :离子浓度
:粘度
r :离子半径
关注要素:
锂盐的解离能力 电解液的溶剂化能力 体系的粘度

离子的溶剂化自由能
溶剂介电常数越高,锂离子与阴离子间距 离越大,它们相互作用力就越弱, 越容易解离,自由锂离子数就越多
有机溶剂的溶剂化能力
溶剂对离子的溶剂化的影响被人定义为DN(donicity number) 和AN(Acceptor Number)两个参数,DN值是指在
1,2-二氯乙烷中按照下式反应的焓的变化值( H,kJ / mol )
第29页/共52页
电解液电导 率
LiPF6在一元溶剂中的电导率
1MLiPF6的不用溶剂体系的电导率
使用方法和注意事项
1. 作业场所保持空气干燥和通风良好。 2. 吸湿性强,干燥环境下(水份小于20ppm)打开使用。 3. 易燃,严禁一切明火,防高温,防静电。 4. 操作中安全防护措施要齐全,一旦沾染,即刻用大量
清水冲洗。
第45页/共52页
贮存及运输条件
应处于干燥通风的环境中,避免曝晒、雨淋,严禁烟火。
用量少,见效快
特点:

锂离子电池电解液分析

锂离子电池电解液分析

创明新能源股份有限公司
常用有机溶剂的物理化学性质
乙酸乙酯(EA)
6.1 0.45 -84 77 0.902
创明新能源股份有限公司
创明新能源股份有限公司
化成过程:
化成电压小于2.5V下, 产生的气体主要为H2和CO2等
H2O+e→OH-+1/2H2 (g)
OH-+ Li+→ Li OH (s)
Li OH + Li+ + e→Li2O(s)+1/2H2 (g)微量水分的助膜效应
电解质锂盐
创明新能源股份有限公司
目前,商业化锂离子电池中所用的电解质盐是LiPF6, 但其热稳 定性能较差,热分解温度仅为30℃。
在电解质溶液中阴离子PF6-存在如下的平衡反应:
LiPF6 = LiF+PF5。
PF5是一种很强的路易斯酸,易于与有机溶剂反应,使平衡向右 移动,高温下平衡会加速右移。同时易水解生成HF,破坏抗 Nhomakorabea充添加剂
创明新能源股份有限公司
➢CHB (环己基苯) ➢BP(联苯)
创明新能源股份有限公司
CHB (环己基苯)
自放电机理 当电池充电到一定电压时,添加剂单体发生聚合,在正
极表面生成导电聚合物膜使电池自放电至安全状态; 阻断机理
电池电压超过添加剂的电聚合电压时,添加剂单体发生 聚合反应,生成聚环己苯,在电极表面形成阻断层,使电池 内阻迅速增大,从而减缓或阻止电解液的进一步分解,防止 热失控,保持电池处于安全状态;
创明新能源股份有限公司 VC 含有 C=C,其还原产物会发生聚合生成聚烷氧基碳酸 锂化合物,这种高分子网状物有韧性,在电极表面稳定性好 ,对电池性能的改善效果更加明显。

【锂电池 专家课件】锂电池电解液综述

【锂电池 专家课件】锂电池电解液综述
• 目前,提高LiBOB 溶解度的途径主要有两条: • ①寻找合适的溶剂配比,使锂盐既易溶解,又不会使溶液黏度过大; • ②改变提纯时的析晶温度,使晶粒尽可能细。根据结晶学原理,析晶温度
不同, 晶体成核和长大的速度不同。对BOB- 这种弱配位离子,低粘度溶剂 是得到高电导率的关键。
康晓丽, 仇卫华, 刘兴江.电源技术。2008年,32卷,11期,804.
• 按阴离子中心原子的不同划分,则可分为磷系锂盐,硼系锂盐,甲基系 列锂盐,亚胺系列锂盐以及其它导电锂盐。
• 已报道的可用于锂离子电池的锂盐有很多,大体上可分为有机盐和无机 盐。目前较常用的是无机阴离子导 电锂盐 ,主要为LiPF6 、LiBOB 、 LiBF4 、LiTFSI等几种;
磷系列锂盐-LiPF6
LiBOB的缺点
• LiBOB存在的缺点主要有以几个方面: • (1)电导率的问题[1] • LiBOB在部分低介电常数的溶剂中(特别是线性碳酸酯类)几乎不溶解。例
如,它在EC/DMC(3:7)的混合溶液中的溶解度只有0.80 mol/L,;而且 LiBOB在碳酸酯混合物中的电导率小于常用的LiPF6电解液。 • LiBOB电解液体系的低温性能也不如LiPF6。如1 mol/Kg LiBOB/EC-DMC溶 液在-20℃时只能维持室温条件下能量的19%,而LiPF6却能维持74%。解 决这些问题需要优化电解液(特别是溶剂)的组分和组成;已有研究表明, 在EC-EMC中加入PC,则能显著提高LiBOB电解液的低温性能。
LiBOB电解液的特性
• 3.铝的完美钝化 • 用作集流体的铝由于质量轻、耐腐蚀、成本低等 特点,存锂离子蓄电池中有着不可替代的作用。 铝的保护主要是靠其表面生成的钝化膜,而非水 溶液中生成的钝化膜的成分、结构主要是由溶质 决定。因此,用作锂离子蓄电池的盐或电解液在 高电压下不能腐蚀铝,这是它们能够得到应用的 基木要求。 • 例如:具有良好综合性质的LiN(CFSO3)2由于腐蚀 铝,限制了它在锂离子二次电池中的使用。

锂离子电池材料详解电芯课件.ppt

锂离子电池材料详解电芯课件.ppt

电解液在存储时间足够长,温度足够高时都会变色,因为
反应产生的PF5和其它反应产物都有颜色。
19
谢谢!
20
电用了安全性差,二次锂电一般不加在电解液中,而是用LiPF6。
有机溶剂:由于锂电池的电压为3-4V,而水的分解电压为
1.23V,所以不能用水做溶剂;只能用分解电压高的,导电性较好的有 机溶剂,如:PC(碳酸丙烯脂)、EC(碳酸乙烯脂)、DEC(二乙烯 碳酸脂)、DMC(二甲基碳酸脂)、EMC(甲乙基碳酸脂)等。
是在热冲击性能方面,隔膜的收缩率和工艺设计余量影响 很大。
18
5:锂电池用电解液
分类:液态电解质、固态电解质和熔盐电解质
电解质:
LiAsF6、LiPF6、LiClO4、 LiBF4等,从导电率、热稳定性和
耐氧化性上看LiAsF6最好,但其有毒,不能用。高氯酸锂安全性不好,
热稳定性差,加温易分解爆炸,而且其导电率低,用了装下活性物质的量;越
大越好,在单位体积内可使负极活性物质装的更多;
D50:要求在18-20微米之间,越小比表面积越大,
越难分散,越影响锂离子的嵌入和脱出速度(慢);
6
天然石墨
天然石墨在电池中的优缺点
优点:石墨化度高,理论比容量高; 缺点:循环寿命差,要在其表面进行包覆才能使用 (沥青,环氧树脂,酚酫树脂等); 天然石墨改性。
r=1-P=1-(3.36-3.354)/0.086=0.93=93%
碳负极材料的比容量
比容量:单位质量的活性物质充电或放电到最大程度时的电量,用 mAh/g表示;理想石墨的嵌入锂离子形成LiC6时的理论比容量是372 mAh/g 其计算方法如下:
金属锂电化学比容量是3860 mAh/g ,锂的原子量为6.94,碳的原 子量是12.01, 3860*6.94/(12.01*6)=372 mAh/g 。

锂电池电解液主要成分详细介绍

锂电池电解液主要成分详细介绍

锂电池电解液主要成分详细介绍
锂电池电解液是锂离子电池中非常重要的组成部分,因为它能够影响电池的性能和寿命。

锂电池电解液主要包含以下几种主要成分:
1. 锂盐:锂电池电解液中含有锂盐,其中最常见的是锂离子电池中使用的锂盐是LiPF6,或者是其他锂盐,如LiBF4、LiClO4或LiAsF6等。

锂盐的作用是提供锂离子来实现电池的化学反应。

2. 有机溶剂:电解液中含有一种有机溶剂,通常是碳酸酯类、醚类、烷基碳酸类等。

这些溶剂的目的是提供离子传递的介质和溶解锂盐。

3. 添加剂:锂电池电解液中还含有一些添加剂,如抗氧化剂、抗腐蚀剂、稳定剂等。

这些添加剂有助于保护电池的电化学稳定性和耐久性。

4. 润湿剂:电池中有涉及多个组件,润湿剂用于在多层薄膜基板间形成均匀的润湿液膜,有助于电池的稳定及延长使用寿命。

以上是锂电池电解液主要成分的明细,它对锂电池的性能及电化学特性有着重要影响。

锂离子电池电解液材料及生产工艺详解

锂离子电池电解液材料及生产工艺详解

e an dAl l t h i ng si nt he i rb ei n ga re go od fo r锂离子电池电解液材料及生产工艺详解液体电解液生产工艺---流程图电解液生产工艺---精馏和脱水– 对于使用的有机原料分别采取精馏或脱水处理以达到锂 电池电解液使用标准。

– 在精馏或脱水阶段,需要对有机溶剂检测的项目有:纯 度、水分、总醇含量。

液体电解液生产工艺---产品罐– 在对有机溶剂完成精馏或脱水后,检测合格后经过管道进入产品罐、等待使用。

– 根据电解液物料配比,在产品罐处通过电子计量准确称取有机溶剂。

– 如果产品罐中的有机溶剂短时间未使用,需要再次对其进行纯度、水分、总醇含量的检测,继而根据生产的需要准确进入反应釜。

体电解液生产工艺---反应釜– 依据物料配比和加入先后顺序,有机溶剂依次加入反应釜充分搅拌、混匀,然后通过锂盐专用加料口或手套箱加入所需的锂盐和电解液添加剂。

– 在加入物料开始到结束,应控制反应釜的搅拌速度、釜内温度等。

不同的物料配比搅拌混匀的时间不同,但都必须使电解液混合均匀,此时对电解液检测的项目有:水分、电导率、色度、酸度液体电解液生产工艺---灌装– 经检测合格的液体电解液被灌入合格的包装桶,充入氩气保护,最终进入仓库等待出厂。

– 由于电解液自身的物理、化学性质等因素,入库的电解液应在短时间内使用,防止环境等因素导致电解液的变质液体电解液---使用注意事项– 电解液桶有氩气保护,有一定压力,在使用中切勿拆卸气相阀头和液相阀头,也不允许随意按下快开接头的凸头,以免造成泄漏或其它危险。

接管时一定要戴防护眼罩,使用时一定要使用专用快开接头– 检测合格的电解液建议一次性用完,开封的电解液很容易因为没有气氛保护等原因而变质,请客户在使用过程中注意及时充入氩气保护,防止变色电解液不建议使用玻璃器皿盛放,玻璃的主要成分是氧化硅,氧化硅和氢氟酸反应生成腐蚀性、易挥发的气体四氟化硅,此气体有毒会对人造成伤害– 现场可以使用的电解液容器和管道材料包括:不锈钢、塑料PP/PE、四氟乙烯等– 本产品对人体有害,有轻微刺激和麻醉作用。

锂电池电解液介绍PPT课件

锂电池电解液介绍PPT课件
第7页/共50页
灌装
经搅拌均匀、检测合格的液体电解液在氩气 环境下被灌入电解液包装桶,进行编号,最 终进入仓库等待出厂。 由于电解液自身的物理、化学性质等因素, 入库的电解液应在短时间内使用,防止环境 等因素导致电解液的变质
第8页/共50页
电解液的组成
第9页/共50页
由于锂离子电池负极的电位与锂接近,比较活泼,在 水溶液体系中不稳定,必须使用非水、非质子性有机 溶剂作为锂离子的载体。
锂离子电池所使用的有机溶剂 1.碳酸酯类 2.羧酸酯类 3.醚类有机溶剂 4.含硫有机溶剂
第11页/共50页
1 碳酸酯类
碳酸酯类溶剂具有较好的电化学稳定性、较高的闪点 和较低的熔点在锂离子电池中得到广泛的使用。碳酸 酯类的溶剂就其结构而言,主要分为两类: 1.环状碳酸酯 PC和EC 2.链状碳酸酯 DMC、EMC、DEC
第42页/共50页
正极/电解液界面的化学作用
3.电解液中的导电锂盐参与正极表面成膜反应 LiPF6为溶质的电解液中,LiF和不同的氟化磷酸锂盐等组分 是正极表面膜的重要化学成分,这些锂盐分解的产物中LiF 的含量最高,主要是由于电解质锂盐分解出HF,HF与电 极表面固有的Li2CO3发生化学作用生成LiF的结果 4.其他作用 除电解液参与正极表面膜的形成外,正极材料自身的不稳 定性也对表面膜的形成有贡献。例如,锰酸锂在电化学过 程中的歧化反应引起二价锰的溶解,溶解的二价锰可以在 电极表面与电解液中的痕量HF反应生成MnF2,成为正极表 面膜的组分
第38页/共50页
电流密度对SEI膜的稳定性影响
由于各种离子的扩散速度不同和离子 迁移数不同,碳负极表面的电解液组 分还原分解实际上是多种反应竞争的 结果,所以在不同的电流密度下进行 电化学反应主体形式不同,导致膜的 组成不同。研究表明,电流密度对膜 的厚度影响不大,但是对膜的组成可 以显著改变
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

二 、电解液的基本组成及成分性质
2.1 简介
锂盐(提供载流子:Li+)
电解液 有机溶剂(解离锂盐、提供Li+传输介质)
添加剂(少量使用,改善性能)
2. 2 锂盐
分类 无机阴离子盐
有机阴离子盐
分子式
LiPF6
LiBF4 LiClO4 LiAsF6 LiCF3SO3,LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3 LiN(CF3SO2)2等
电解液基础知识讲座
主要内容
1. 锂离子电池电解液简介 2. 电解液的基本组成及成分性质 3. 电解液的设计 4. 电解液使用的若干问题
一)锂离子电池电解液简介
1. 1 前言
那是 一个夏 意初起 的夜晚 ,那是 我第一 次倾听 你并茂 声情的 夜晚, 那个夜 晚, 思 绪 在 你 款 款情深 的声音 里缓缓 地流动 ……整 个夜晚 都沉静 在你清 澈如水 的音韵
一些常见电解质锂盐的物理化学性能
名称
结构
分子量 /g
溶点 /℃
在溶剂中的 分解温度
/℃
是否腐蚀 铝箔
LiBF4 LiPF6
93.9 293
>100
N
151.9
200
~80 (EC/DMC)
N
LiAsF6
195.9 340
>100
N
LiClO4
106.4 236
>100
N
Li+CF3SO3简称LiTf
乙基甲基碳酸酯 104.1 -55 108 23 -3.0 3.7 EMC
89.78 20/oC
1.321 1.9 16.4
65
1.204 2.5 15.1 18.4
3.104 1.073 0.59 15.1 3.6
2.8
0.975 0.75 16 2.6
2.957
1.0 0.65
2. 4 添加剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.4.1 SEI成膜添加剂
固体电解质相间界面(solid electrolyte interphase),简称SEI
SEI 膜的化学组成、结构、织构和稳定性等物理化学性质是决定锂离子电池 碳负极/电解液相容性的关键,优化SEI 膜性质,实现电解液与电极间良好的 相容性和拓宽电解液的种类是锂离子电池的重要发展方向之一,
2. 醚 ether
二甲醚DME, 四氢呋喃THF 等
3. 酯 ester
甲基已酸酯 MA 甲基丙酸酯 MP等
常用碳酸酯有机溶剂的物理化学性质
电解液成分 Composition
分子量 熔点 沸点 闪点
/oC /oC
oC
氧化还原窗 口
Vs. SCE
介电常数 密度 粘度 DN AN g.cm-3 /cp
中 , 梦 里 梦 外,你 的声音 以绵绵 细雨开 始润泽 我深切 的遥想 ,以一 粒饱满 的种子 播 种 在 我 的 心灵之 中。 当 浓 浓 的夏 意弥漫 整个时 空,我 在一个 飘雨的 夜晚再 次 倾 听 你 的 声音时 ,我思 想里的 文字已 经在你 空灵舒 缓的音 律里铺 展开来 ;那时 候 , 你 仿 佛 亲爱的 人一样 在我的 耳边娓 娓道来 真挚的 心声; 那时候 ,我的 文字在 你 声 音 的 演 绎里描 画为我 迷恋的 风景; 那时候 ,我心 底最柔 弱的部 分被你 的声音 牢 牢 地 抓 住 。 像 你 喜 欢 我自 如流畅 的文字 一样, 我喜欢 倾听你 深沉动 情的声 音 , 我 喜 欢 倾听你 婉转深 情或高 亢悠扬 的表达 ,你用 磁一般 吸引心 灵的声 音,达 成 了 与 我 思 想的契 合,你 用你质 美情深 的声音 ,把我 的文字 转换成 了你对 我真诚 的 倾 诉 。 这 样自然 纯美的 倾诉中 ,有你 和我对 情感的 理解与 挚诚、 有你和 我对季 节 风 景 的 描 摹与憧 憬、有 你和我 怀揣着 的对生 活无限 热爱的 深情。 在 你 妙 美 的 声 音 里 , 我看到 了一幅 幅画面 生动起 来,那 画面交 织着心 里约定 的情怀 ——我
LiPF3(C2F5)3, Li(C4F9SO2)(CF3SO2)N等 LiBOB 等
备注 应用最广 不稳定,电导率低 高温或高电压危险 有毒
腐蚀集流体
合成困难或价格昂贵 成膜性能好,溶解度 低
解离常数大小为LiN(CF3SO2)2 > LiAsF6 > LiPF6> LiClO4> LiBF4>LiCF3SO3 离子导电性大小为LiAsF6 > LiPF6> LiN(CF3SO2)2 > LiClO4 > LiBF4> LiCF3SO3 热稳定性顺序为LiAsF6~ LiCF3SO3 > LiBF4 > LiClO4 ~ LiN(CF3SO2)2> LiPF6
们 漫 步 于 花 红柳绿 、细雨 鸟鸣的 情境中 ,感受 春的妩 媚与温 馨;我 们沉静 在雨打 芭 蕉 的 夏 夜 ,守着
Cu
Al
LiMO2
Carbon
锂离子电池的工作原理
电解液的环境
1. 2 电解液的分类
1.3 有机电解液的性能要求
1,离子电导率高 2,电化学稳定的电位范围宽 3,热稳定性好,工作温度范围宽 4,化学稳定性好,与集流体及活性物质不反应 5,无毒,无环境污染 6,价格便宜
/F.m-1
red ox
结构图
碳酸乙烯酯
88.6
Ethylene carbonate
EC
丙稀碳酸酯
102
propylene
PC
二甲基碳酸酯
90.1
DMC
37 248 160 -3.0 3.2
-49 242 128 -3.0 3.6
3
90 21.7 -3.0 3.7
二乙基碳酸酯 DEC
118.1 -43 127 25 -3.0 3.7
用量少,见效快
特点:
(1) 较少用量即能改善电池的一种或几种性能; (2) 对电池性能无副作用,不与电池中其它材料发生副反应; (3) 与有机溶剂有较好的相溶性,甚至能完全溶于其中; (4) 价格相对较低; (5) 无毒性或毒性较小。
添加剂的种类
SEI成膜添加剂 过充电保护添加剂 控制电解液中水和HF含量的添加剂 改善高低温性能的添加剂 阻燃添加剂 导电添加剂 多功能添加剂
- 155.9 >300 >100
Y
Li+[N SO2CF3)2]简称LiTPSI
-
286.9 234b
>100
Y
2. 3 电解液有机溶剂
锂离子电池所用的有机溶剂为不与锂反应的非质子溶剂
常用有机溶剂
1. 烷基碳酸酯 alkyl carbonate
碳酸乙烯酯 EC, 碳酸丙烯酯 PC, 碳酸二甲酯DMC,碳酸二已酯 DEC, EMC等
相关文档
最新文档