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干货|锂离子电池电解液机理和发展趋势(2)

北极星储能网  来源:第一电动网  作者:锂电联盟会长  2018/1/8 9:59:01  我要投稿  

一些常用的添加剂如上表所示,用较少的量达到改善某一方面的性能。

(1)成膜添加剂:VC应用的比较广泛,其主要机理为碳负极表面发生自由基聚合反应,生成聚烷基碳酸锂化合物,从而有效抑制溶剂分子的共嵌入反应;PS、ES、DES、DMS等物质,其主要机理为还原分解形成SEI膜的主要成分是无机盐Li2S、Li2SO3  或Li2SO4 和有机盐ROSO2Li,大大增强SEI膜的稳定性;

(2)安全类添加剂:阻燃添加剂,降低电解液放热值以及自热率,主要是含P或F的有机化合物,如有机磷化物、有机氟化物、以及氟代烷基磷酸酯等。放过充添加剂,其主要机理为氧化还原梭反应(二茂铁)以及电聚合反应(联苯、环己基苯);

(3)多功能添加剂:除水、导电、成膜等综合作用,酰胺类添加剂,与水形成氢键,同时含有孤对电子,起到稳定SEI膜的作用。

添加成膜添加剂石墨负极循环后性能对比,可以明显的看出,再添加成膜添加剂后负极材料在循环过好表面光滑了许多,而没有添加成膜添加剂的负极则粗糙不少,循环也衰减的较快。

再添加了阻燃添加剂后,明显看出再添加一定量后电解液已经不可燃了,给高能量密度的电池带来一定的安全保障。

下面将介绍两款新型添加剂对电池性能的影响:

随着镍含量以及充电上限电压的提高,正极材料对电解液的要求也越来越高,高镍材料在循环过程中会产生NiO,进而吸水、产气造成电池失效。

一些聚磷酸酯类可以显著的改善高镍材料的性能。

LiPO2F2可在正负极表面成膜,显著改善高镍以及高电压材料的性能,现在已经作为普遍的添加剂得到了广泛的应用。

随着能量密度的提升,高电压、高镍正极材料,以及硅碳负极的广泛应用,越来越多的功能性添加剂将会被使用。

根据专家组给出的技术路线可以看出,就目前而言,需要进行高纯度、高稳定性电解液的开发,后续将逐渐根据材料的发展进行高电压、复合锂盐以及全固态电解质的开发,就中国目前电解液市场而言,准入门槛并不高,但是隐形的技术是有壁垒的,而随着关键原材料的国产化,目前电解液的成本也随之进一步降低,日韩企业也开始将制造工厂往国内转移,相信在不久的将来,中国的电解液将会走出国门,走向世界。

原标题:一文看懂锂离子电池电解液机理和发展趋势

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