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1、锂离子电池电解液介绍,1.1电池爆炸案例, 8全球10大IT灾难排行 索尼笔记本电池爆炸上榜 （2006年）笔记本电脑再次因为索尼电池引发爆炸事件。富士通公司对外宣布，2006年10月24日，日本发生笔记本电脑电池爆炸事件，并伤及到人，这台笔记本电脑使用的电池也是由索尼公司生产的。 手机爆炸频酿伤亡事故 2007年11月29日国外媒体报道，韩国清原地区发生手机爆炸事故，直接导致一名工人死亡。 2007年6月27日广州白云区的一名打工仔拿出新买的索爱K700二手手机把玩，乳头被炸飞。 2007年6月19日甘肃发生我国首例手机爆炸致人死亡事故,位于甘肃金塔县双城镇的营盘铁选厂一电焊工作业时，手机电
2、池爆炸，导致其肋骨断裂并刺破心脏而死亡。 2007年5月31日浙江钱江小商品市场，一男子裤兜里的手机爆炸，大腿都烧得脱皮，手机是2000年买的，3月换新电池。 2006年3月15日北京一手机用户发现电池发热，几分钟后发生爆炸，男子右手手掌和前胸被炸伤。 2004年4月香港发生首例手机电池爆炸，导致用户右眼几乎失明。 2003年9月5日因装裤袋里的手机电池突然爆炸，深圳傅小姐的大腿被烧成十级伤残。 2003年10月荷兰一名用户放裤兜里的手机发生爆炸，把腿炸伤。,主要内容,1. 主要组分,2. 溶剂体系,3. 电解液锂盐,4. 添加剂组分,电解液常用主要组分,1.溶剂：环状碳酸酯（PC、EC）；链
3、状碳酸酯（DEC、DMC、EMC）；羧酸酯类（MF、MA、EA、MA、MP等）； 2.锂盐：LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等； 3.添加剂：成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂.,主要溶剂组分理化参数,主要溶剂组分充电过程中的反应,羧酸酯类溶剂,优点：MA和EA作为低温电解液能够使SEI膜致密，MP和EP作为碳酸酯类混合溶剂，显示出一定优越性，MF易于纯化，具有较高的介电常数，用它配制的电解液具有很高的电导率并且能在非常低温度下工作，电化学稳定范围较宽（4.5V）； 缺点：由于极性强和对
4、Li有较强的活性，导致锂电极的循环效率较差，同时增加了界面电阻。,几种常用锂盐的简单性能对比,LiBF4：低温性能比较好，但是价格昂贵和溶解度比较低； LiPF6：综合性能比较好，缺点是易吸水水解； LiAsF6：综合性能比较好，但是毒性太大； LiClO4：综合性能比较好，但是强氧化性导致安全性不高； LiBOB：高温性能比较好，尤其能拟制溶剂对负极的插入破坏，但是溶解度太低。,电解质锂盐的一些理化参数,电解质锂盐在充电过程中的反应,电解液添加剂主要分类,1.成膜添加剂； 2.导电添加剂； 3.阻燃添加剂； 4.过充保护添加剂； 5.控制电解液中H2O和HF含量的添加剂； 6.改善低温性能的
5、添加剂； 7.多功能添加剂。,1.成膜添加剂,优良的SEI膜具有有机溶剂不容性，允许锂离子自由的进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。主要分无机成膜添加剂（SO2、CO2、CO等小分子以及卤化锂等）和有机成膜添加剂（氟代、氯代和溴代碳酸酯等，借助卤素原子的吸电子效应提高中心原子的得电力能力，使添加剂在较高的电位条件下还原并有效钝化电极表面，形成稳定的SEI膜。）另有Sony公司专利报道，在锂离子电池非水电解液中加入微量苯甲醚或其卤代衍生物，能改善电池的循环性能，减少电池的不可逆容量损失。,2.导电添加剂,对提高电解液导电能力的添加剂的
6、研究主要着眼于提高导电锂盐的溶解和电离以及防止溶剂共插对电极的破坏。 按其作用类型可分为与阳离子作用型（主要包括一些胺类和分子中含有两 个氮原子以上的芳香杂环化合物以及冠 醚和穴状化合物 ）、与阴离子作用型（阴离子配体主要是一些阴离子受体化合物，如硼基化合物）及与电解质离子作用型（中性配体化合物主要是一些富电子基团键合缺电子原子N或B形成的化合物，如氮杂醚类和烷基硼类 ）。,3.阻燃添加剂,作为商业化应用，锂离子蓄电池的安全问题依然是制约其应用发展的重要因素。锂离子蓄电池自身存在着许多安全隐患，如充电电压高，而且电解质多为有机易燃物，若使用不当，电池会发生危险甚至爆炸。因此，改善电解液的稳定性
7、是改善锂离子电池安全性的一个重要方法。在电池中添加一些高沸点、高闪点和不易燃的溶剂可改善电池的安全性。 主要分为(1)有机磷化物 (2)有机氟代化合物(3)卤代烷基磷酸酯,4.过充保护添加剂,对于采用氧化还原对进行内部保护的方法人们进行了广泛的研究，这种方法的原理是通过在电解液中添加合适的氧化还原对，在正常充电时这个氧化还原对不参加任何化学或电化学反应，而当电池充满电或略高于该值时，添加剂开始在正极上氧化，然后扩散到负极发生还原反应，如下式所示。 正极：RO+ne- 负极：O+ne-R 最佳的过充电保护添加剂应该具有4.2-4.3V的截止电压，从而满足锂离子蓄电池大于4V电压的要求，总的来说，
8、这一部分的研究工作还有待进一步研究。,5控制电解液中水和HF含量的添加剂,有机电解液中存在的痕量水和HF对性能优良的SEI膜的形成是有一定作用的，这些都可以从EC、PC等溶剂在电极界面的反应中看出。但水和酸(HF)的含量过高，不仅会导致LiPF6的分解，而且会破坏SEI膜。当A12O3、MgO、BaO和锂或钙的碳酸盐等作为添加剂加入到电解液中，它们将与电解液中微量的HF发生反应，降低HF的含量，阻止其对电极的破坏和对LiPF6分解的催化作用，提高电解液的稳定性，从而改善电池性能。但这些物质去除HF的速度较慢，因此很难做到阻止HF对电池性能的破坏。而一些酸酐类化合物虽然能较快地去除HF，但会同时
9、产生破坏电池性能的其它酸性物质。烷烃二亚胺类化合物能通过分子中的氢原子与水分子形成较弱的氢键，从而阻止水与LiPF6，反应产生HF。,低温性能为拓宽锂离子电池使用范围的重要因素之一，也是目前航天技术中必须具备的。N，N一二甲基三氟乙酰胺的黏度低(1.09mPaS，25C)、沸点(135C)和闪点(72C)高，在石墨表面有较好的成膜能力，对正极也有较好的氧化稳定性，组装的电池在低温下具有优良的循环性能。有机硼化物、含氟碳酸酯也有利于电池低温性能的提高。,6.改善低温性能的添加剂,7.多功能型添加剂,多功能添加剂是锂离子电池的理想添加剂，它们可以从多方面改善电解液的性能，对提高锂离子电池的整体电化
10、学性能具有突出作用。正在成为未来添加剂研究和开发的主攻方向。 实际上，现有的某些添加剂本身就是多功能添加剂。例如，12-冠-4加入PC溶剂后。在提高Li+的自身导电性的同时，利用冠状配体在电极表面的亲电作用使得Li+在电极界面与溶剂分子反应的可能性大大降低，冠醚对Li+的优失溶剂化作用抑制了PC分子共插，电极界面SEI膜得到优化，减少了电极首次不可逆容量损失。此外，氟化有机溶剂、卤代磷酸酯如BTE和TTFP加入电解液后，不仅有助于形成优良的SEI膜，同时对电解液具有一定的甚至明显的阻燃作用。改善了电池多方面性能。,锂离子电池电解液,添加剂 作用,溶剂体系,锂盐 性能,水分酸度 控制,与电极材料
11、 兼容性,电解液性能,结论,锂离子电池的整体性能，不仅取决于电极材料，而且也取决于相关材料。随着近年来锂离子电池工业的迅速发展，新型添加剂的研究与开发已经成为锂离子电池研究中一个活跃的领域，并在国内外取得了进展。其研究目标是使电解液体系的选择性大大增加，从而进一步提高电池的整体电化学性能。,电解液制作中注意的问题,1.考虑电池壳体形状不同适当增加电液润湿性； 2.考虑电池对容量以及放电速率要求不同调配电解液电导率等； 3.根据电极材料以及具体放电要求不同调配添加剂的用量不同； 4.根据用户对电解液用量决定的储存时间长短决定电液中稳定剂的取舍。,电解液制作过程中的控制参数,水份：15ppm； 酸度： 15ppm； 电导率： 密度：1.221.24； 色度：15.,锂离子电池整体性能,电解液,负极 材料,正极 材料,材料 兼容性,制作 工艺,正确 使用,锂离子 电池性能,谢谢！,
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