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一、为什么锂离子电池不能用水做电解质
首先,金属锂是无法和水共存的,锂会和水发生剧烈的化学反应,生成氢氧化锂和氢气,会燃烧甚至爆炸。
此外,即使锂离子溶于水中变为溶液,从水中也是无法分离出金属锂的。因此,锂离子电池必须采用非水溶液做电解质。不论是锂离子电池还是普通的金属锂电池,都是如此,即电池中不能有水存在。
二、锂离子电池3:5:2的电解液和3:7的电解液的区别
锂电池的电解液是电池的一个重要组成部分,对电池的性能有很大的影响。
在传统电池中,电解液均采用以水为溶剂的电解液体系。
但是,由于水的理论分解电压只有1.23V,即使考虑到氢或氧的过电位,以水为溶剂的电解液体系的电池的电压最高也只有2V左右(如铅酸蓄电池)。
锂电池电压高达3——4V,传统的水溶液体系显然已不再适应电池的需要,而必须采用非水电解液体系作为锂离子电池的电解液。
锂电池电解液主要采用能耐高电压而不分解的有机溶剂和电解质。
锂离子电池采用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体。
一般作为实用锂离子电池的有机电解液应该具备以下性能:(1)离子电导率高,一般应达到10-3——2*10-3S/cm;
锂离子迁移数应接近于1;
(2)电化学稳定的电位范围宽;
必须有0——5V的电化学稳定窗口;
(3)热稳定好,使用温度范围宽;
(4)化学性能稳定,与电池内集流体和恬性物质不发生化学反应;
(5)安全低毒,最好能够生物降解。
适合的溶剂需其介电常数高,粘度小,常用的有烷基碳酸盐如PC,EC等极性强,介电常数高,但粘度大,分子间作用力大,锂离于在其中移动速度慢。
而线性酯,如DMC(二甲基碳酸盐)、DEC(二乙基碳酸盐)等粘度低,但介电常数也低,因此,为获得具有高离子导电性的溶液,一般都采用PC+DEC,EC+DMC等混合溶剂。
这些有机溶剂有一些味道,但总体来说,都是能符合欧盟的RoHS,REACH要求的,是毒害性很小、环保有好性的材料。
目前开发的无机阴离子导电盐主要有LiBF4,LiPF6,LiAsF6三大类,它们的电导率、热稳定性和耐氧化性次序如下:电导率:LiAsF6≥LiPF6>LiClO4>LiBF4热稳定性:LiAsF6>LiBF4>LiPF6耐氧化性:LiAsF6≥LiPF6≥LiBF4>LiClO4LiAsF6有非常高的电导率、稳定性和电池充电放电率,但由于砷的毒性限制了它的应用。
目前最常用的是LiPF6。
目前常用的锂电池的所有材料,包括电解液都是能符合欧盟的RoHS,REACH要求的,是环保有好性的储能物品。
三、锂电池的酸碱度
您好,锂电池是一种电化学装置,其中锂离子在正负极之间进行转移以产生电流。锂电池本身不涉及酸碱度的概念。酸碱度通常用pH值来表示,而pH值是用于衡量溶液中酸性或碱性程度的指标。
锂电池中使用的电解质通常是无机盐类或有机溶剂,这些物质可能具有一定的酸碱性,但整个锂电池系统本身没有一个统一的酸碱度。不同类型的锂电池可能使用不同的电解质,因此其酸碱性也会有所不同。
四、为什么锂电池化成后需要二次注液
一个原因是为了让电解液充分得浸润,另外一个是是正负极活物质中的某些活跃成分通过一定的反应失活,使得电池整体性能表现更为稳定,很多公司为了使得这个进程加快,采取高温老化,但是高温老化需要注意控制时间和温度,因为高温老化会比常温老化对活物质产生更多的劣化作用,控制得好,活跃成分完全反应,电池特性表现稳定,控制不好,反应过度,那么电学性能下降,容量的降低,IR的增高,甚至发生漏液等状况都是很有可能的
高温老化后的电池性能更稳定,绝大多数锂离子电池厂家生产过程中都取高温老化操作方式,温度45~50摄氏度老化1~3天,然后常温搁置。高温老化后电池潜在的不良现象会暴露出来:比如电压变化,厚度变化、内阻变化都是直接考验这批电池的安全和电化性能综合指标。
如今,绝大部分电池公司都采用劣质低端的国产隔膜进行量产,高温老化也是成为电池内部结构安全性能检验的潜规则。
首先,我们要明白化成的目的:1.是电池中的活性物质借助于第一次充电转化成具有正常电化学作用的物质。2.使电极主要是负极形成有效的钝化膜,即SEI膜。这里的负极表面的钝化膜在锂离子电池的电化学反应中,对于电池的稳定性扮演着非常重要的作用。
SEI膜的形成是一个在充电过程中的化学反应,在电压达到一定时,在负极表面或发生一系列的物理化学变化(电解的分解;石墨表层的缩胀等)。这种膜主要有烷基脂锂、碳酸锂等组成,它具有多层的结构,靠近电解液的一端是致密的,该膜在电极和电解中间充当中间相,具有固体电解质的性质,只允许锂离子自由通过。而电子是绝缘的。
五、锂离子电池电解液配制方法
锂离子电池电解液常见的成分有碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂、五氟化磷、氢氟酸等。
1、将碳酸乙烯酯用氯气氯化合成了氯代碳酸乙烯酯,然后用三乙胺做缚酸剂脱去氯化氢,制得碳酸亚乙烯酯。氯化反应在无溶剂条件下进行,消去反应以常用作电解液溶剂的碳酸二甲酯为溶剂,可以防止溶剂的残留造成对添加剂的不良影响,同时选择2,3,4-三叔丁基苯酚做阻聚剂,两步反应收率75.0%,比文献值高。
2、用无水KF与氯代碳酸乙烯酯反应制备氟代碳酸乙烯酯,安全成本降低,生产工艺易于控制,以PEG.800为催化剂,单步收率82.5%。