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不同电解液锂盐的优点和缺点

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锂盐电解液作为锂离子电池的重要组成部分,不仅能为锂离子电池提供自由穿梭离子,还承担电池内部离子传输的作用。
同时,电解液还能在电极材料表面形成保护层,很大程度上决定了锂离子电池的容量、工作温度、循环性能、功率密度、能量密度和安全性。
目前,锂电池使用的锂盐电解液主要包括无机锂盐电解液和有机锂盐电解液。本文主要总结了常见的无机锂盐和有机锂盐,并报道了锂盐电解液的优缺点。


IP属地:山东来自Android客户端1楼2024-04-15 06:43回复
    无机锂盐电解质
    一般来说,锂离子电池所用的无机锂盐一般具有价格低廉、不易分解、耐电位高、合成简单等优点。常见的电解质无机锂盐主要有高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)和六氟磷酸锂(LiPF6)等。


    IP属地:山东来自Android客户端2楼2024-04-15 06:43
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      1.LiClO4高氯酸锂(LiClO4)是一种溶解度较高的锂盐电解质,因此表现出较高的离子电导率,在碳酸酯有机溶剂中的室温离子电导率可达9 mS/cm。此外,LiClO4作为锂盐电解液电解质的电化学稳定性窗口可达到5.1 V vs. Li+/Li,具有相对较好的氧化稳定性,这一特性也使得该电解质能够匹配一些高压正极材料,从而发挥高电压性能。锂电池的能量密度。
      此外,LiClO4具有制备简单、成本低廉、稳定性好的优点,已广泛应用于实验室基础研究。但由于LiClO4中的Cl最高价态为+7,极易与电解液中的有机溶剂发生氧化还原反应,从而引发锂电池燃烧、爆炸等安全问题。因此,LiClO4很少用于商业锂电池。


      IP属地:山东来自Android客户端3楼2024-04-15 06:44
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        2、LiBF4四氟硼酸锂(LiBF4)的阴离子半径较小(0.227 nm),因此锂盐电解质与锂离子的配位能力相对较弱,在有机溶剂中容易解离,有利于提高电导率锂电池,从而提高电池性能。
        但正是因为它的阴离子半径比较小,所以很容易与电解液中的有机溶剂配位,这也导致锂离子电导率比较低,所以LiBF4在常温锂电池中很少使用。
        但LiBF4具有较高的热稳定性,在高温下不易分解,因此常用于高温锂电池。同时,LiBF4在低温下也表现出良好的电池性能,这主要是由于LiBF4基电解质在低温下具有较小的界面阻抗。
        另外,LiBF4对集流体Al具有一定的耐腐蚀性。因此,LiBF4常被用作锂离子电池的电解液添加剂,从而增加电解液对集流体Al的腐蚀电位。


        IP属地:山东来自Android客户端4楼2024-04-15 06:44
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          3、LiAsF6六氟砷酸锂(LiAsF6)具有与LiBF4相同的离子电导率,同时锂盐电解液对集流体Al没有腐蚀。此外,LiAsF6锂盐电解质的电化学窗口可达到6.3 V vs. Li+/Li,远高于一般锂盐的电化学稳定性。但由于LiAsF6中含有剧毒的As元素,因此在商业锂电池中并不常使用。


          IP属地:山东来自Android客户端5楼2024-04-15 06:44
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            4、LiPF6 六氟磷酸锂(LiPF6)是目前商业锂电池中最常用的锂盐电解质,在非质子有机溶剂中具有较好的离子电导率和电化学稳定性。另外,LiPF6电解液可以与集流体Al形成保护膜,从而减少电解液对集流体Al的腐蚀。
            更重要的是,基于LiPF6锂盐电解质的碳酸盐电解液可以在石墨负极上形成一层固体电解质界面(SEI),这样就保护了电解液与石墨负极之间的不良反应,锂离子电池具有良好的长期循环性能。
            但LiPF6锂盐电解质的热稳定性较差。另外,易与微量水反应生成强酸性PF5。PF5容易与电解液中的有机溶剂发生副反应,导致电池性能衰减。国内主要LiPF6企业包括六氟磷酸锂前10名企业。


            IP属地:山东来自Android客户端6楼2024-04-15 06:44
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              有机锂盐电解液
              与无机锂盐相比,锂离子电池常用的有机锂盐可以考虑通过在无机锂盐的阴离子上添加吸电子基团来调节。常见的电解质有机锂盐主要包括二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双二氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)。


              IP属地:山东来自Android客户端7楼2024-04-15 06:44
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                1、LiBOB和LiDFOB
                许康等人合成了硼酸二草酸锂(LiBOB)。用作锂电池中的锂盐电解液,LiBOB锂盐电解液具有离子电导率高、电化学稳定窗口宽、热稳定性好、循环稳定性好等优点。
                此外,研究表明,它可以与集流体Al形成稳定的钝化膜,保护Al免受电解液腐蚀。然而,LiBOB有一个明显的缺点,即在非质子溶剂中溶解度低,导致其组成的电解质的电导率较低,限制了基于该盐的电池的倍率性能。
                为了克服LiBOB溶解度差和离子电导率低的缺点,Zhang等人研究了LiBOB的溶解度差和离子电导率低的缺点。采用部分LiBOB和LiBF4锂盐电解质合成了另一种新型锂盐电解质二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)。研究表明LiDFOB具有比LiBOB高得多的离子电导率;
                此外,它还具有良好的电化学稳定性以及与正极和负极良好的相容性。此外,基于锂盐电解质的电池还表现出良好的低温性能。基于以上优点,LiDFOB在当前锂电池中得到广泛应用。


                IP属地:山东来自Android客户端8楼2024-04-15 06:45
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                  2、LiFSI和LiTFSI
                  双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)具有离子电导率高、对水敏感性低等优点。另外,LiFSI的分解温度比LiPF6更高,安全性相对较好。然而,LiFSI对集流体Al具有很强的腐蚀性,从而在一定程度上限制了其在锂离子电池中的应用。
                  双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)是Michel Armand开发的另一种有机锂盐,其负极离子由具有强电负性的氮(N)原子和两个连接有强吸电子基团(CF3)的硫(S)原子组成。这种结构分散了负电荷,使正极和负极离子更容易解离,从而显着提高其离子电导率。
                  在LiTFSI中添加其他不腐蚀集流体的锂盐、引入长链全氟基团、在LiTFSI中添加添加剂等都可以显着增加LiTFSI对集流体的腐蚀电位。这两种锂盐电解液虽然具有腐蚀集流体Al的特性,但由于具有离子电导率高、热稳定性好、电化学稳定性好的优点,在锂离子电池、全固态电池中得到了广泛的应用。态聚合物锂电池、锂硫电池。


                  IP属地:山东来自Android客户端9楼2024-04-15 06:45
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                    IP属地:山东来自Android客户端10楼2024-04-16 15:05
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