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锂离子电池有机液体电解质的性质

来源:沃尔德   发布日期:2013-06-17   点击次数:2961

1、电化学稳定性
    锂离子电池原理电解液的电化学稳定性通常用电化学窗口表示,指的是电解液发生氧化反应和还原反应的电位之差。电化学窗口越宽,说明电解液的电化学稳定性就越强。作为电解液应用的首要条件之一,要保证正负极材料在充放电过程中的稳定性,必须使电解液的电化学窗口达到4.5V以上。电解液的电化学稳定性由构成电解液的锂盐、有机溶剂、电解液与电极材料的配伍性等多种因素决定。尽管电解液的电化学稳定性可以通过循环伏安等多种方法来测定,但电化学分解过程由多种因素决定,不同研究人员、不同条件得到的结果可能有所差异。本节就从锂盐和溶剂等方面出发,对电解液的电化学稳定性作一阐述。
2、锂盐的电化学稳定性
    由于锂离子电池电解液使用的锂盐阳离子相同,因此锂盐的电化学稳定性实际上由阴离子决定。Ue等使用这些阴离子的四烷基季铵盐和PC构成的电解液作为支持电解质,玻璃碳(GC)电极作为惰性电极,在1.0mA/cm2的电流密度条件下测定了多种阴离子的电化学窗口。对于无机阴离子,电化学稳定性按照SLF-6 >AsF-6 ≥PF-6 > BF-4 > C1O-4 的顺序降低;而对于有机阴离子按照C4F9SO-3 >N(SO2CF3)-2 >CF3SO-3 >B(C2H5)-4 >BPL-4 的顺序变化 。显然,无机阴离子比有机阴离子具有更高的氧化稳定性;而含氟的有机阴离子比不含氟的阴离子耐氧化性更强。量子化学计算表明,阴离子电化学稳定性与电离势的大小有关。
3、电解液的热稳定性
    锂离子电池电解液在充放电过程中容易发生分解反应,并伴随有热量放出,给锂离子电池的长时间使用带来了安全隐患,也给大体积锂离子电池的商品化带来困难。例如,作为汽车能源的锂离子蓄电池要求大的充放电电流、高的功率,在局部会产生几百度的高温。一般情况下有机液体电解质很难在这样的条件下保持稳定。
    因此,有机电解液的热稳定性是开发和研究锂离子电池必须考虑到的一个重要因素。
有机电解液的热稳定性的研究主要包括两个方面内容:有机电解液自身的热稳定性和电解液与电极材料相互作用时的热稳定性。前者由本身的性质所决定,而后者还与电极性质有关,相对更为复杂。

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