聚合物鋰電池電解質(zhì)的基本要求及作用
聚合物鋰電池電解質(zhì)的基本要求及作用。無論是不可充電的一次鋰電池,還是可充電的二次鋰電池,它們電池容量的核心構(gòu)成物質(zhì)都離不開電解質(zhì);同時,電解質(zhì)在正、負極之間起著輸送離子傳導(dǎo)電流的作用,選擇合適的電解質(zhì)也是獲得高能量密度和功率密度、長循環(huán)壽命和安全性能良好的聚合物鋰電池的關(guān)鍵。
化學(xué)電源的電解質(zhì)包括水溶液電解質(zhì)和非水電解質(zhì)。除鋰離子電池電極材料的因素外,電解質(zhì)的性質(zhì)同樣影響著鋰離子電池的優(yōu)勢與不足,由于電解質(zhì)的穩(wěn)定性較好,電化學(xué)窗口寬,才使得鋰離子電池的工作電壓(通常在4V左右)比使用水溶液電解質(zhì)的電池(一般不大于2V)高出1倍以上,鋰離子電池因此具備了高電壓和高比能量的性質(zhì)。
與此同時,鋰離子電池也具備了源于非水電解質(zhì)的重要不足。非水電解質(zhì)的導(dǎo)電性不足水溶液電解質(zhì)的十分之一,這也使得鋰離子電池的高倍率充放電性能受到限制;電解質(zhì)本身的技術(shù)含量和價格高,造成鋰離子電池的造價居高不下;有機液體電解質(zhì)高度的可嫩性成為液態(tài)鋰離子電池難以克服的安全隱患等。因此,要在保證鋰離子電池優(yōu)勢的基礎(chǔ)上克服其不足,就要求鋰離子電池的電解質(zhì)體系必須具有一些特殊的性質(zhì)。
用于聚合物鋰電池的電解質(zhì)應(yīng)當(dāng)滿足以下基本要求:
?、僭谳^寬的溫度范圍內(nèi)離子導(dǎo)電率高,鋰離子遷移數(shù)大,以減少電池在充放電過程中的濃差極化。
?、跓岱€(wěn)定性好,以保證電池在合適的溫度范圍內(nèi)操作。
?、垭娀瘜W(xué)窗口寬,最好有0~5V的電化學(xué)穩(wěn)定窗口以保證電解質(zhì)在兩極不發(fā)生顯著的副反應(yīng),滿足在電化學(xué)過程中電極反應(yīng)的單一性。
?、艽娓裟な褂脮r,還要具有良好的力學(xué)性能和可加工性能。
?、輧r格成本低。
?、薨踩院?,閃點高或不嫩燒。
?、邿o毒物污染,不會對環(huán)境造成危害。
聚合物鋰電池電解質(zhì)的作用
鋰電池的電解質(zhì)就是在電池中,電解液與電極材料之間的相互作用,其本身存在分解反應(yīng),幾乎參與了電池內(nèi)部發(fā)生的所有反應(yīng)過程。目前鋰離子電池中包含的電解液多為有機體系,在過充、過放、短路及熱沖擊等等濫用的狀態(tài)下,電池溫度迅速升高,電解液普遍存在易燃的問題,常常會導(dǎo)致電池起火,甚至爆炸。
電解質(zhì)是鋰離子電池的重要組成部分,在正、負兩極之間起輸運離子、傳導(dǎo)電流的作用。從相態(tài)上來分,鋰離子電池電解質(zhì)可分為液態(tài)、固態(tài)和熔融鹽電解質(zhì)三類。好的電解質(zhì)可以為鋰離子電池提供高性能、低內(nèi)阻、低價位、長壽命和安全性,缺一不可。
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