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電池知识

18650锂離子電池電解液的材料及工藝

来源:未知    2019-01-11 08:38    點擊量:

液體電解液生産工藝---流程圖
 

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液體電解液生産工藝---流程圖

液體電解液生産工藝---流程圖

電解液生産工藝---精餾和脫水

對于使用的有機原料分别采取精餾或脫水處理以达到股票配资世界電解液使用标準。

在精餾或脫水階段,需要對有機溶劑檢測的項目有:純度、水分、總醇含量。

液體電解液生産工藝---産品罐

在對有機溶劑完成精餾或脫水後,檢測合格後经過管道進入産品罐、等待使用。

根據電解液物料配比,在産品罐處通過電子計量準确稱取有機溶劑。

如果産品罐中的有機溶劑短時間未使用,需要再次對其進行純度、水分、總醇含量的檢測,繼而根據生産的需要準确進入反應釜。

液體電解液生産工藝---反應釜

依據物料配比和加入先後順序,有機溶劑依次加入反應釜充分攪拌、混勻,然後通過锂鹽专用加料口或手套箱加入所需的锂鹽和電解液添加劑。

在加入物料開始到結束,應控制反應釜的攪拌速度、釜内溫度等。不同的物料配比攪拌混勻的時間不同,但都必須使電解液混合均勻,此時對電解液檢測的項目有:水分、電導率、色度、酸度

液體電解液生産工藝---灌裝

经檢測合格的液體電解液被灌入合格的包裝桶,充入氩氣保護,最終進入倉庫等待出廠。

由于電解液自身的物理、化学性質等因素,入庫的電解液應在短時間内使用,防止環境等因素導致電解液的變質

液體電解液---使用注意事項

電解液桶有氩氣保護,有一定壓力,在使用中切勿拆卸氣相閥頭和液相閥頭,也不允許随意按下快開接頭的凸頭,以免造成洩漏或其它危險。接管時一定要戴防護眼罩,使用時一定要使用专用快開接頭

檢測合格的電解液建議一次性用完,開封的電解液很容易因为沒有氣氛保護等原因而變質,請客户在使用過程中注意及時充入氩氣保護,防止變色電解液不建議使用玻璃器皿盛放,玻璃的主要成分是氧化矽,氧化矽和氫氟酸反應生成腐蝕性、易揮發的氣體四氟化矽,此氣體有毒會對人造成傷害

現場可以使用的電解液容器和管道材料包括:不鏽鋼、塑料PP/PE、四氟乙烯等

本産品對人體有害,有輕微刺激和麻醉作用。使用過程中避免身體直接接觸

液體電解液的組成

有機溶劑

锂鹽

添加劑

有機溶劑---有機溶劑的選擇标準

有機溶劑對電極應該是惰性的,在電池的充放電過程中不與正負極發生電化学反應

較高的介電常數和較小的黏度以使锂鹽有足夠高的溶解度,從而保證高的電導率

熔點低、沸點高,從而使工作溫度範圍較寬

與電極材料有較好的相容性,即電極能夠在電解液中表現出优良的電化学性能

電池循環效率、成本、環境因素等方面的考慮

液體電解液的組成---有機溶劑

碳酸酯



含硫有機溶劑

其它

有機溶劑---碳酸酯

碳酸酯類溶劑具有較好的電化学穩定性且熔點較低,在锂離子電池中得到廣泛的使用。碳酸酯類的溶劑就其結構而言,主要分为兩類:

環狀碳酸酯PC和EC

鍊狀碳酸酯DMC、EMC、DEC

有機溶劑---醚

醚類有機溶劑黏度較小,但是醚類性質活潑,抗氧化性不好,故不常用作锂離子電池電解液的主要成分,一般做为碳酸酯的共溶劑或添加劑来提高電解液的電導率。醚類溶劑就其結構而言,也可以分为兩類:

環狀醚THF

鍊狀醚DME

有機溶劑---含硫有機溶劑

锂離子電池所使用的含硫有機溶劑主要有兩類,分别是:

砜類DMSO和EMS

亞硫酸酯ES和PS

有機溶劑---其它

羧酸酯類

氟代、氯代的碳酸酯

有機溶劑---常見的有機溶劑

锂鹽---選擇锂鹽的标準

在有機溶劑中有足夠高的溶解度,以保證電解液具有較高的電導率陰離子具有較高的氧化和還原穩定性,在電解液中穩定

性好,還原産物有利于電極鈍化膜的形成

具有較好的環境親和性,分解産物對環境污染小

易于制備和純化,生産成本低

液體電解液的組成---锂鹽

無機锂鹽

有機锂鹽

新型的硼酸锂鹽

無機锂鹽---LiClO4

構成的電解液電導率較高,熱穩定性強,但是結構中的氯處在最高价态,使陰離子具有較強的氧化性,在高溫等條件下容易與有機溶劑發生強烈反應,帶来安全隐患。

無機锂鹽---LiAsF

是一種性能优良的锂鹽,與醚類有機溶劑構成的電解液具有非常高的電導率,但是它的還原産物含有劇毒As,具有致癌作用,環境污染嚴重且价格偏高。

無機锂鹽---LiBF4

由于BF4半徑較小,容易締合,形成電解液的電導率較小因而很少使用。

在高溫、低溫情況下,LiBF4的電化学性能會比LiPF6、LiAsF6优異。

無機锂鹽---LiPF6

由于PF6的締合能力較差,形成LiPF6電解液的電導率較大,高于其它所有無機锂鹽。此外它的電化学穩定性強,陰極的分解電壓达5.1V,遠高于锂離子電池要求的4.2V,且不腐蝕鋁集流體。

LiPF6的熱穩定性不如其它锂鹽,即使在高純狀态下也能發生分解。例如在80℃可能發生分解LiPF6→LiF+PF5

生成的氣态PF5具有較強的路易斯酸性,會與溶劑分子中氧原子上的孤電子對作用使溶劑發生分解反應ROCOOR+PF5→RF+R1OR2+烯烴+CO2

有機锂鹽

常見的有機锂鹽LiCF3SOLiN(CF3SO2)2LiC(SO2CF3)3

一般具有較大的半徑,電荷分布比較分散,電子離域化作用強,这樣可以減小锂鹽的晶格能,消弱正負離子之間的相互作用,增大溶解度,同時也有助于熱穩定性和電化学性能的提高。

但是它們都會在一定的電壓條件下腐蝕鋁集流體,因此限制了它們的使用。

新型的硼酸锂鹽LiBOB

LiBOB中硼原子同具有強烈吸電子能力的草酸根中的氧原子相連,電荷分布比較分散,使得它的電化学穩定性較好。

與LiPF6相比,LiBOB在第一次充放電過程中不可逆容量較低,50℃高溫下的循環性能比較优越,形成的鈍化膜更加有利于抑制石墨的剝離。

LiBOB在有機溶劑中的溶解度不高且純化較難

添加劑一般具有以下特點

較少用量即能改善電池的一種或幾種性能

對電池性能無副作用

與有機溶劑有較好的相溶性

价格相對較低

無毒性或毒性較小

不與電池中其它材料發生副反應

常見添加劑的類型

負極的成膜添加劑

過充保護的添加劑

阻燃添加劑

提高電導率的添加劑

高低溫性能添加劑