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锂电池羧酸酯类有机溶剂

来源:沃尔德   发布日期:2013-06-11   点击次数:3682

锂电池羧酸酯类有机溶剂
    最重要的环状羧酸酯溶剂是曾用于一次锂电池的γ-丁内酯(BL),它的熔点为-43.5℃,沸点为204℃,液程温度相对较宽,所形成的电解液的电导率与EC十PC电解液相近,与碳酸酯一起也能形成钝化膜。但BL遇水易分解,毒性大,循环效率也远低于碳酸酯有机溶剂,在锂离子电池中很少使用。但最近研究表明,当以LiBF4\/BL+EC构成电解液与石墨碳纤维构成电池时,首次库仑效率达95%,同时高低温性能均有提高。例如,在85℃、20V下工作几乎能量不损失;在-20℃时以0.5C速率放电时能维持电池20℃容量的88%。BL的还原产物一般是γ-烷氧基-β-酮酯,产生的气体少,对电池的安全性能有利。例如,100℃时,锂离子电池常用的1mol\/L LiPF6\/EC+DEC(体积比1:1)电解液的蒸气压是1.5mol\/L LiBF4\/EC+BL(体积比1:3)电解液的4倍,这说明BL的引入有助于电池安全性能的提高。
    线性羧酸酯主要是甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、丁酸甲酯(MB)和丙酸乙酯(EP)等。这些酯类的凝固点平均比碳酸酯低20~30℃,且黏度较小,因此能显著提高电解液的低温性能。
    而常见的EC+DMC+DEC等构成的电解液在这样的条件下已经无法工作。另外,尽管线型酯的沸点较低,但作为添加剂使用并不影响阴、阳极的稳定性。例如,含EA、EP的多元混合电解液在60℃时能在电压为4.85V的阴极上保持稳定。

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