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锂离子电池充电的醚类有机溶剂

来源:沃尔德   发布日期:2013-06-11   点击次数:5790

锂离子电池充电的醚类有机溶剂

    醚类有机溶剂介电常数低,黏度也较小。由于醚类的性质比较活泼,抗氧化性不好,故不常用作锂离子电池电解液的主要成分,一般作为碳酸酯的共溶剂或添加剂使用以提高电解液的电导率。

1 环状醚
    环状醚主要包括四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2Me-THF)、1,3-二氧环戊烷(DOL)等。DOL同DME一样与PC组成的混合溶剂曾用在一次锂电池中,但它易开环聚合,电化学稳定性较差。THF具有较低的黏度 (0.46mPa.s)和对阳离子很强的络合配位能力,具有较高的反应活性。2Me-THF闪点(-11℃)和沸点低(79℃),易于被氧化生成过氧化物,且具有吸湿性,有比EC或PC更强的溶剂化能力,常用作共溶剂以提高电解液的低温和循环性能。例如,EC+2Me-THF混合溶液构成的电解液具有比PC-EC电解液更高的电导率和循环性能。

2 链状醚
    链状醚主要包括二甲氧甲烷(DMM)、1,2-二甲氧乙烷(DME)和二甘醇二甲醚(DG)等,其中DME更为常用。在锂一次电池中,DME常和高介电常数的溶剂 (如PC)组成混合溶剂使用。DME具有较强的阳离子螯合能力和低黏度(0.46mPa.s),能显著提高电解液的电导率。例如,LiPF6能与DME生成稳定的LiPF6.2DME复合物,增大锂盐的溶解度,从而能提高电解液的电导率。但DME易被氧化和还原分解,稳定性较差。DG是醚类溶剂中氧化稳定性较好的溶剂,具有较高的相对分子质量,其黏度相对较小,对锂离子有较强的络合配位能力。EC+DG (体积比1:1)的电解液体系在常温下(25℃)有较高的电导率。例如,当LiC1O4、LiPF6的浓度为1.1mol/L时,电导率可达10.0*10-3和9.6*10-3S/cm。该类电解液与LiNiO2、LixC等正、负极材料有较好的相容性。同时,DG还具有非常高的热稳定性。

    当在密闭和开放电池体系中加热时,只观测到100℃左右的水分蒸发、140~200℃之间的溶剂汽化,并未发现溶剂的分解。这说明EC+DG混合溶剂至少在200℃是稳定的。对于DME和DG的同系物,随着碳链的增长,溶剂的抗氧化性能增加的同时黏度也增加,这对提高有机电解液的电导率不利。

    文章由锂电池生产厂家沃尔德电子整理发布。

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