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常用锂电池电解液添加剂及其功效

发布者:【浩博电池资讯】   发布时间:2024-11-04 16:11:10   点击量:734
随着锂离子电池在各类应用中的广泛普及,其性能和安全性越来越受到关注。电解液是锂离子电池的重要组成部分,起着离子传导的作用。而在电解液中添加适量的功能添加剂,不仅能优化电池性能,还能增强其安全性和寿命。

一、锂电池电解液的基本组成

锂离子电池电解液一般由有机溶剂、电解质盐和各种功能性添加剂组成。有机溶剂常用碳酸酯类,如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)等,电解质盐通常是六氟磷酸锂(LiPF6)。然而,仅靠基本的有机溶剂和电解质盐无法满足电池在高能量密度、高循环寿命和高安全性方面的要求,因此需要添加各类功能性添加剂来改进电池性能。

二、常用电解液添加剂及其功能

(1) 成膜添加剂
添加剂种类:碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等。
主要功能:在电池首次充放电过程中,成膜添加剂能在负极表面形成一层稳定的固体电解质界面(SEI)膜。SEI膜能有效防止电解液与负极材料的直接接触,减少副反应,提升电池的循环稳定性。
(2) 阻燃添加剂
添加剂种类:磷酸三甲酯(TMP)、六氟磷酸乙酯(FEP)、五氟磷酸丙酯(FPP)等。
主要功能:锂离子电池在高温或过充等情况下容易发生热失控,导致起火或爆炸。阻燃添加剂可以降低电解液的燃烧倾向,提高电池的热稳定性和安全性。
(3) 高电压添加剂
添加剂种类:硫酸乙烯酯(VEC)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)等。
主要功能:在高电压条件下,电解液容易分解,影响电池的寿命。高电压添加剂可以提高电解液的稳定性,减少分解产物,提高电池的高电压性能和循环寿命。
(4) 过充保护添加剂
添加剂种类:对苯二甲腈(PTMN)、对二甲基苯甲酸(DMTB)等。
主要功能:在电池过充时,这类添加剂能迅速反应,形成一种阻碍电子传导的绝缘膜,防止电池继续过充,起到过充保护作用,提升电池的安全性。
(5) 导电添加剂
添加剂种类:碳酸乙烯酯(EC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、氟磺酸锂(LiFSI)等。
主要功能:导电添加剂可以提高电解液的离子导电性,降低电池的内阻,提升电池的倍率性能和低温性能。
(6) 锂沉积抑制剂
添加剂种类:乙烯碳酸酯(EC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、三氟乙酸酯(TFAE)等。
主要功能:在快速充电和高倍率放电过程中,锂金属容易在负极表面析出,形成锂枝晶,导致短路和安全隐患。锂沉积抑制剂能在负极表面形成一层保护膜,抑制锂枝晶的形成,提升电池的安全性和寿命。

三、电解液添加剂的协同作用

在实际应用中,单一添加剂往往无法满足电池的多种性能需求,因此通常会采用多种添加剂的协同作用。例如,氟代碳酸乙烯酯(FEC)不仅可以作为成膜添加剂,还能提升电解液的导电性和高电压稳定性。而阻燃添加剂与高电压添加剂的组合使用,可以在提高电池热稳定性的同时,确保高电压下的电池性能稳定。

电解液添加剂在锂离子电池中的作用举足轻重。通过合理选择和优化添加剂,可以显著提升电池的性能和安全性。未来,随着技术的不断进步和应用需求的增加,电解液添加剂的研究将不断深入,为锂离子电池的发展提供坚实的保障。


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