简析高电压电解液的选择

来源:钜大LARGE    2017-10-09    点击量:
      随着用电设备对锂离子电池容量要求的不断提高,人们对锂离子电池能量密度提升的期望越来越高。特别是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种便携设备,对体积小、待机时间长的锂离子电池提出了更高的要求。
      为了设计高能量密度的锂离子电池,除了对其空间利用率的不断优化,提高电池正负极材料的压实密度和克容量,使用高导电碳纳米和高分子粘接剂来提高正极和负极活性物质含量外,提升锂离子电池的工作电压也是增大电池能量密度的重要途径之一。
      目前电池的电压正逐步从4.2V提高到4.35V、4.4V、4.45V、4.5V和5V,其中5V镍锰锂离子电池具有高能量密度、高功率等优异特性,将是未来新能源汽车及储能领域发展的重要方向之一。目前4.35V和4.4V的锂电池已在市场上成熟使用,4.45V和4.5V也开始受到市场青睐,逐步会发展成熟起来。
      高电压锂离子电池的性能主要是由活性材料和电解液的结构和性质所决定的。其中,电解液的匹配性也非常重要。因为随着能量密度提升,一般正负极的压实密度都比较大,电解液浸润性变差,保液量降低。低保液量会导致电池的循环和存储性能变差。
      近年来随着高电压正极材料的不断涌现和应用,常规碳酸酯和六氟磷酸锂体系,在4.5V以上电压电池中会发生分解,循环性能差,高温性能差等电池性能的下降,很多锂电池厂家已不能完全满足高电压锂离子电池的要求。高电压电解液的选择标准是:
      1、选择一些氧化电位较高且电化学窗口较宽的溶剂(如:砜类、腈类及氟代溶剂)。
      2、可以在电解液中加入一些正极保护添加剂来改善正极材料的界面性质。
      3、在电解液中加入正极成膜添加剂,抑制电解液和正极材料界面间的反应。
      4、电解液中加入新型的耐高压锂盐作为添加剂。如在电解液中加入双草酸硼酸(LiBOB)也可以在正极材料的表面成膜,阻止了电解液与电极材料的副反应。