锂离子电池中电解液的组成

1、电解液的组成电解液的基本功能：在正极和负极之间传递锂离子，但是对电子绝缘，保证电池的充放电能够顺利进行。理想的电解液要求：1）对锂离子来说是优良的导体，对电子来说是绝缘体；2）在电极表面除了发生锂离子的迁移之外，不发生其他副反应；3）不与其他电池组件发生反应；4）化学稳定性好；安全、环保；电解液的组成：锂离子电池电解液的组成主要包括有机溶剂、锂盐、添加剂。2、有机溶剂理想溶剂的特点：介电常数高且黏度低；对锂盐有足够高的溶解度，保证高的电导率；沸点高且熔点低；化学稳定性好；电化学稳定性好；安全性和环境相容性；成本低；

电解液中用的有机溶剂主要有以下几类：碳酸酯类、酸酸酯类、醚类有机溶剂、含硫有机溶剂。

2.1常用碳酸酯类溶剂，如下表：

碳酸酯类溶剂按结构可分为环状碳酸酯类和链状碳酸酯类。环状碳酸酯类的溶剂具有极高的介电常数，但是黏度也较大；链状碳酸酯的介电常数低，但是黏度也低。

碳酸酯类溶剂的特点：碳酸酯类溶剂具有极高的介电常数；电化学稳定性好，氧化电位高；与石墨负电极相容性好，尤其是EC能够在石墨电极表面形成良好的SEI膜；环状碳酸酯和链状碳酸酯混合使用能满足锂电池工作温度、电导率等多方面的要求；绿色环保、低成本；

2.2新型溶剂——羧酸酯：

2.3新型溶剂——亚硫酸酯：3、锂盐理想的锂盐：易溶于有机溶剂且溶液的电导率高；阴离子具有较高的氧化和还原稳定性；化学稳定性好；电化学稳定性好；安全性好、环境友好；成本低；锂盐根据阴离子的不同，可分为无机锂盐和有机锂盐；3.1常见的无机锂盐，如下表

3.2常见的有机锂盐，如下表平均离子迁移率：LiBF4

>LiClO4

>

LiPF6

>LiAsF6

>LiTf>LiImide解离常数：LiTf<LiBF4

<LiClO4

<

LiPF6

<

LiAsF6

<LiImideLiPF6的电导率较高；

3.3锂盐的优缺点LiPF6的优点：电导率高；电化学稳定性好；有效钝化铝箔；与石墨负极相容性好；成本较低。由于PF6-的缔合能力较弱，形成的LiPF6电解液的电导率较高，高于其他无机锂盐。此外它的电化学稳定性强，阴极的稳定电压有5.1V，远高于锂离子电池要求的4.2V，且不腐蚀铝集流体，综合性能优于其他锂盐。其他锂盐的缺点：4、添加剂添加剂的功能：在高纯度溶剂和溶质组成的电解液中，添加少量的具有特定功能的添加剂，从而显著提高电解液在某方面的性能。添加剂的基本要求：溶于有机电解液；用量小、效果显著；对电池性能没有没有明显的副作用，不与电池的其它部件发生副反应；价格相对较低；没有毒性或毒性较小。添加剂按功能分类：SEI成膜添加剂；防过充添加剂；阻燃添加剂；电解液稳定剂；其他添加剂。4.1成膜添加剂功能：能够优先于溶剂分子在负极表面被还原成SEI膜，阻止溶剂分子进一步分解。常见的负极成膜添加剂：其中，VC是最具代表性的负极成膜添加剂。

4.2防过充添加剂功能：在电池过充电时通过一定的方式阻断电流，从而提高电池的安全性。（1）电聚合添加剂，过充电时，添加剂在正极表面氧化聚合，或者产生大量气体，使得CID动作，切断电流，或者氧化产物覆盖在正极表面，导致电阻增加，电流下降，从而实现安全保护。

（2）氧化还原穿梭添加剂在电解液中添加合适的氧化还原对，当充电电压超过电池的正常充放电电压时，添加剂在正极上氧化，氧化产物扩散到负极被还原，还原产物再扩散到正极被氧化，整个过程循环进行，直到电池的过充电结束。

4.3阻燃添加剂锂离子电池由于采用可燃有机溶剂，电池在滥用的情况下有可能会爆炸燃烧。在电解液中加入阻燃添加剂可使易燃有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，降低电池放热值和电池自热率，增加电解液自身的稳定性。目前用作电解液中的阻燃添加剂大多为有机磷化合物、有机卤化物、磷-卤或磷-氮复合有机化合物。

4.4电解液稳定剂LiPF6的热稳定性差，分解产生的PF5是个很强的路易斯酸，能与溶剂分子中的氧原子的孤对电子作用，从而使溶剂分子发生分解反应，甚至破坏SEI