①電導率高,一般在3×10-3~2×10-2S·cm-1:
    ②熱穩定性好,在較寬的溫度范圍內不發生分解反應:
    ③電化學窗口寬,在0~4.5V(相對于Li/Li+)范圍內應是穩定的;
    ④化學穩定性高,不與正極、負極、集流體、隔膜、黏結劑等發生反應;
    ⑤對離子具有較好的溶劑化性能;
    ⑥沒有毒性,蒸氣壓低,使用安全;
    ⑦能夠盡量促進電極可逆反應的進行:
    ⑧制備容易、成本低。

    在上述因素中,化學穩定性、安全性以及反應速率為主要因素。

    鋰離子電池有機電解液由高純有機溶劑、電解質鋰鹽和必要的添加劑組成。目前常用的有機溶劑有碳酸乙烯酯(EC),它具有比較高的分子對稱性、較高的熔點、較高的離子電導率、較好的界面性質、能夠形成穩定的SEI膜,解決了石墨負極的溶劑共嵌入問題。但EC的高熔點使它不能單獨使用,需要加入共溶劑。這些共溶劑主要包括碳酸丙烯酯(PC)和一些具有低黏度、低沸點、低介電常數的鏈狀硪酸酯,如二甲基碳酸酯(DMC),它能與EC以任意比例互溶,得到的混合溶劑以一種協同效應的方式集合了兩種溶劑的優勢,具有高的鋰鹽解離能力、高的抗氧化性、低的黏度。除此,還有很多其他的鏈狀碳酸酯(如DEC、EMC等)也漸漸被應用于鋰離子電池中,其性能與DMC相似。目前,常用的鋰離子電池電解質溶劑主要是由EC和一種或幾種鏈狀碳酸酯混合而成。有時為提高循環效率也添加一些醚類,如DME,但它的抗氧化性較差。

    目前商業上應用的鋰鹽是LiPF6,LiPF6單一的性質并不是最優的,但其綜合性能最有優勢。LiPF6在常用有機溶劑中具有比較適中的離子遷移數、適中的解離常數、較好的抗氧化性能[大約5.1V(相對于Li+/Li)]和良好的鋁箔鈍化能力,使其能夠與各種正負極材料匹配。但是LiPF6也有其缺點,限制了它在很多體系中的應用。首先,LiPF6是化學和熱力學不穩定的,即使在室溫下也會發生如下反應:LiPF6(s)→LiF(s)+PFs(g),該反應的氣相產物PF。會使反應向右移動,在高溫下分解尤其嚴重。PF5是很強的路易斯酸,很容易進攻有機溶劑中氧原子上的孤對電子,導致溶劑的開環聚合和醚鍵裂解。其次,LiPF6對水比較敏感,痕量水的存在就會導致L1PF6的分解,這也是LiPF6難以制備和提純的主要原因。其分解產物主要是HF和LiF,其中LiF的存在會導致界面電阻的增大,影響鋰離子電池的循環壽命。HF的存在會腐蝕電極材料,腐蝕集流體,嚴重影響電池的電化學性能。

    針對LiPF6存在的一些問題,目前尋找能夠替代L1PF6的新型鋰鹽主要包括以下三類化合物:

①以C為中心原子的鋰鹽,如L1C(CF3SO2)3和LiCH(CF3SO2)2等,LiC(CF3SO2)3的熱穩定性比較好,LiCH(CF3S02)2的電化學性能比較穩定;
②以N為中心原子的鋰鹽,如LiN(CF3S02)2,由于陰離子電荷的高度離域分散,該鹽在有機電解液中極易解離,其電導率與LiPF6桕當,也能在負極表面形成均勻的鈍化膜,但是其從3.6V左右開始就對正極集流體鋁箔有很強的腐蝕作用;
③以B為中心原子的鋰鹽,如雙草酸硼酸鋰( LiBOB),其分解溫度為320℃,同時其具有電化學穩定性高、分解電壓> 4.5V等優點,但其還原電位較高[約1.8V(相對于Li+/Li)]。LiFNFSI,該鹽在220℃下不分解,具有較高的電導率,高溫60℃條件下,在石墨/LiC00,電池中表現出較好的循環性能,有希望獲得應用。


    除了鹽和溶劑的研究,在電解液中一類重要的研究是添加劑的研究。添加劑的特點是用量少但是能顯著改善電解液某一方面的性能。不同添加劑有不同的作用,按功能分,有阻燃添加劑、成膜添加劑,還有些添加劑可以提高電解液的電導率、提高電池的循環效率等。目前研究的功能添加劑,主要有提高電池安全性的阻燃添加劑、耐過充添加劑,針對高電壓電池的高電壓電解液等,也有針對如氣脹等問題研究的特殊添加劑。

    常見的成膜添加劑有碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯和亞硫酸乙烯酯等。阻燃添加劑的加入能夠在一定程度上提高電解液的安全性。目前常用的阻燃添加劑有磷酸三甲酯( TMP)、磷酸三乙酯(TEP)等磷酸酯,二氟乙酸甲酯(MFA),二氟乙酸乙酯(EFA)等氟代碳酸酯和離子液體等。過充保護添加劑有鄰位和對位的二甲氧基取代苯、丁基二茂鐵和聯苯等。

    目前開發高電壓正極材料是發展高能量密度鋰離子電池的重要途徑之一。常規電解液在高電壓下容易與正極材料表面發生副反應,影響高電壓正極材料性能的發揮,因此,高電壓電解液引起了人們廣泛的關注。砜類溶劑、腈類溶劑和離子液體等喁1新型溶劑都有可能作為高壓電解液溶劑,但各有優缺點。腈類溶劑具有較寬的電化學穩定窗口,是較有發展前途的新型有機溶劑。以砜官能團,-S02有機溶劑為基礎的具有不同分子結構的砜類溶劑,其電化學窗口能擴展到5.0~5.9V(相對于Li/Li+)。乙基甲基砜(EMS)電化學窗口能達到5.9V。在高電壓電解液添加劑方面研究較多的是膦基添加劑如TPPA、三異丙基乙磺酰(五氟苯基)膦( TPFPP)、三磷酸六氟異丙基酯(HFIP)等;硼基添加劑如LiBOB和LiDFOB,都能一定程度上改善電池高電壓性能。

 
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