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鋰離子電池電解液中的添加劑及作用


發布時間:2011-12-13 14:22:34  來源:鉅大電子鋰電事業部 點擊次數:

        在電解液中加入添加劑,可以改善界面特性,提高電解液導電能力,有的添加劑還具有過充電保護作用。
        改善界面特性用添加劑;用石墨作鋰離子電池負極時,由于溶劑分解,會在石墨電極的表面形成一層保護膜,如果在電解液中加入合適的添加劑,可以改善表面膜的特性,并能使表面膜變得薄且致密。由無機添加劑形成的表面膜更容易通過非溶劑化的鋰離子,阻止溶劑的共嵌入。常用的無機添加劑有C02,N20,SQ,銬—等,其中認為CQ可以在石墨的表面形成Li2CQ膜。添加C02后對石墨電極的性能影響如圖5—20所示。在溶有I.iAsF6的MF,PC,DMC,DEC中添加S02后,改善界面特性用添加劑用石墨作鋰離子電池負極時,由于溶劑分解,會在石墨電極的表面形成一層保護膜,如果在電解液中加入合適的添加劑,可以改善表面膜的特性,并能使表面膜變得薄且致密,由無機添加劑形成的表面膜更容易通過非溶劑化的鋰離子,阻止溶劑的共嵌入。常用的無機添加劑有C02,N20,SQ,銬—等,其中認為CQ可以在石墨的表面形成Li2CQ膜。添加C02后對石墨電極的性能影響。在溶有LiAsF6的MF,PC,DMC,DEC中添加S02后,在石墨表面形成SEI膜的電位提高到2.7V(:vs.Itl+/㈠),遠遠高于電解液的還原電位(<2Vvs.Li+/I。i)和成LiPF6與醚的配合物。路易斯強堿Y中含有N或P元素,如NH:,NRH2,NRR’H,NRR+R,,,PH,,PRH2,PRR’H,PRR’R,+等(R,R+,R,+為相同或不同的C1一G烷基)。
        用作配體的醚須有多個醚鍵,如乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,4一-11惡唑、甲氧基甲基四氫呋喃等。以吡啶作配體時,先將CHsN與HPF-生成配合物CHsNHPF6,然后與㈠OH,LiOR’或LiR發生交換反應生成Li(CsHsN)PF6,生成的㈠(C,H;N)PF6在真空下分解或用HzSQ處理可得高純度的LiPl;6。
        溶液法;將LiF懸浮于EC,DEC,DMC等有機溶劑中,然后通人P凡,生成的LiPF-可直接溶解在上述有機溶劑中,所得的電解液可直接用作鋰電池的電解液。上述過程的反應溫度控制在一40—100℃。LiF的用量為每公斤溶劑含I.iFl00—200g。反應過程P凡應過量,反應結束后,用惰性氣體除去多余的PL。
        將(XH)+PFC-鹽(X為路易斯堿)與含鋰的強堿在混合溶劑中反應,生成I.iPF箱。混合溶劑一般為EC,PC,DEC,DMC等。(XH)+P盯及強堿分別選用NH4PF6和LiH,生成的副產物NH,,H:可用減壓揮發或通惰性氣體除去,過量的反應物I.iH可通過過濾除去。
        由于濕法和干法制得的隔膜都是由拉伸形成微孔,所以在拉伸方向上的強度比較高。25弘m厚的隔膜拉伸強度在1000kg•cm—’以上。單軸拉伸在垂直方向上的強度要低些,大約是長度方向的1/10。而在二軸延伸的情況下•,在垂直方向和延伸方向有著相同的強度。實際的電池制造中,要求的是長度方向的拉伸強度。隔膜從卷上引出來的時候,在隔膜的橫切面上要承受一定的拉力,這;洋就得到了對垂直方向拉伸張力的大致標準。在生產過程中不要:有特別過重的沖擊,目前市售隔膜的拉伸強度都能滿足鋰電池芯制造的要求。
        穿刺強度穿刺強度和電極板表面的粗糙度有關,電極使用不同的材料要求隔膜的穿刺強度也不同。例如,碳材料顆粒如果細而且沒有棱角,要求隔膜的穿刺強度的值就比較低,相反,如果顆粒粗而大,并且棱角尖銳,則要求的隔膜穿刺強度就高。

 
 
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