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锂离子太阳 电解液无机溶剂有哪些?

无机溶剂是锂离子太阳 电解液的首要构成局部,承当着消融锂盐的首要感化。它对锂盐的消融度、电解液的电导率、太阳 的轮回效力、可逆容量、宁静性等有首要影响。优化无机电解液的构成,进步无机电解液的电导率,减小极化,是进步太阳 机能最首要的路子之一。无机溶剂的介电常数间接影响着锂盐的消融息争离进程,介电常数越大,锂盐就越轻易消融息争离。无机溶剂的粘度则对离子的挪动速率有着首要的影响,粘度越小,离子挪动速率越快。是以锂离子太阳 的电解液偏向挑选那些介电常数高、粘度小的无机溶剂,而在现实环境中,介电常数高无机溶剂其粘度一定也较大,粘度小的无机溶剂它的介电常数一定也较小,在现实的利用中,普通都是用介电常数大的无机溶剂与粘度小的无机溶剂夹杂制成介电常数绝对较大,而粘度绝对较小的夹杂溶剂作为锂离子太阳 的电解液。是以经由进程优化无机溶剂的构成,能使电解液取得尽可以或许或许高的电导率。

作为最好的锂离子太阳 电解液溶剂,应当尽可以或许或许知足以下请求:

(1)熔点低、沸点高、蒸气抬高,从而使任务温度规模宽;

(2)介电常数高,黏度低,从而使电导率高;

锂离子太阳 电解液无机溶剂的品种:

1、碳酸酯类无机溶剂

碳酸酯是最早利用于太阳集团 产业的无机溶剂,在太阳集团 产业中具备不可替换的位置。太阳集团 经常利用的碳酸酯类溶剂可分为环状碳酸酯和线性碳酸酯两类。

一是环状碳酸酯,碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)是锂离子太阳 电解液最首要的两种环状碳酸酯类无机溶剂6]。

PC在常温常压下是无色通明、略带有芬芳气息的液体,闪点为128℃,着火点为133℃。PC的熔点较低(-49℃),含有它的电解液即便在较低的温度下仍具备较高的电导率。在PC基电解液中,锂离子嵌入石墨的进程中伴跟着PC的共嵌入景象[6]。常常插手增添剂或共溶剂,在石墨电极外表构成不变的SEI膜,从而按捺PC共嵌入对电极的粉碎。普通以为,碳酸丙烯酯PC可以或许或许有用地按捺碳酸乙烯酯EC在高温时结晶析出,能有用进步锂离子的高温机能。太阳 的高高温机能测试成果标明,含PC比不含PC组分电解液的太阳 在70℃的高温下和-10℃的高温下放电容量高很多EC的布局与PC很是类似,比PC少了一个甲基,是PC的同系物。EC常温下为无色晶体,闪点160℃,热宁静性高于PC,黏度略低于PC,介电常数远高于PC,乃至高于水,可以或许或许使锂盐充实消融或电离,这对进步电解液的电导率很是有益。EC的热不变性较高,加热到200℃才发生少许分化,但碱性前提下轻易分化,可与甲醇等发生酯互换反映天生碳酸二甲酯或乙二醇。EC的吸混性高于PC,且可以或许肆意比与水混溶。

二是线性碳酸酯,经常利用的线性碳酸酯有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸甲丙酯(MPC)等。线性碳酸酯凡是具备低的黏度和低的介电常数,不能零丁用作锂离子太阳 电解液用杰出溶剂,必须与环状碳酸酯共同利用。

DMC常温下为无色液体,闪点18℃,属于无毒或微毒产品,能与水或醇构成共沸物。DMC份子布局怪异,其份子布局中含有羧基、甲基和甲氧基等官能团,是以具备多种反映活性。DEC的布局与DMC附近,常温下为无色液体,闪点33℃,略高于DMC,但毒性也比DMC强。DEC能溶于酮、醇、醚、酯等,但难溶于水,具备与乙醚附近的气息。EMC和MPC是不对称线性碳酸酯,熔点、沸点、闪点等与DMC和DEC的性子靠近。但其热不变性较差,轻易受热或在碱性前提下发生酯互换反映天生DMC和DEC。

与环状碳酸酯比拟,线性碳酸酯具备低的熔点、低的黏度和低的介电常数,它们能与EC以肆意比混溶。EC与DMC夹杂溶剂制得的电解液同时受害于两种溶剂的长处,而填补了对方的错误谬误,并且具备杰出的电化学不变窗口l65]。今朝,贸易化锂离子太阳 用电解液溶剂都是由EC与一种或两种线性碳酸酯构成的夹杂溶剂。

2、羧酸酯类无机溶剂

最首要的环状羧酸酯溶剂是曾用于一次太阳集团 的y-丁内酯(BL),液程温度绝对较宽,所构成的电解液的电导率与EC+PC电解液附近,与碳酸酯一样也能构成钝化膜。但BL遇水易分化,毒性大,轮回效力也远低于碳酸酯无机溶剂,在锂离子太阳 中很少利用。

线性羧酸酯首要有甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、丁酸甲酯(MB)和丙酸乙酯(EP)等。这些酯类的凝结点均匀比碳酸酯低20~30℃,且黏度较小,是以能进步电解液的高温机能。

3、醚类无机溶剂

醚类无机溶剂分为环状醚、链状醚和冠醚及其衍生物。环状醚首要包含四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)、1,3-二氧环戊烷(DOL)和4-甲基-1,3-二氧环戊烷(4-MeDOL)等。链状醚首要包含二甲氧甲烷(DMM)、1,2-二甲氧乙烷(DME)、1,2-二甲氧丙烷(DMP)和二甘醇二甲醚(DG)等。冠醚和穴醚能与锂离子构成包覆式整合物,较大地进步锂盐的消融度,完成阴阳离子对的有用分手和锂离子与溶剂份子的分手。这不只能进步电解液的电导率,并且能降落在充电进程中溶剂的共嵌入和分化的可以或许或许性!,但冠醚化合物价钱高贵且有毒使其利用遭到限定。

4、新型无机溶剂

为了改良锂离子太阳 的综合机能,人们起头开辟新型的无机溶剂,今朝新型溶剂的研讨任务首要集合在不燃和阻燃无机溶剂两个方面。经由进程在经常利用无机溶剂份子中,引进卤素原子,可以或许降落无机溶剂的可燃性,乃至使其完整不燃。用卤素原子代替PC份子中甲基的氢原子,获得新化合物如三氟代碳酸丙烯酯(C F-EC)J67,具备很是好的物理和化学不变性,并且还具备较高的介电常数,不易熄灭,可作为不燃溶剂用于锂离子太阳 中。阻燃溶剂不只自身不会熄灭,并且可以或许或许经由进程气相阻燃机理,也有可以或许或许同时经由进程凝集相阻燃机理来禁止别的惯例无机溶剂的熄灭。如三甲基磷酸酯(TMP)自身便是杰出的阻燃剂,接纳它作为锂离子太阳 无机溶剂无疑可明显改良太阳 的宁静性。TMP具备较好的氧化不变性,但复原不变性却很差,它在石墨电极上,在负电势为1.2V时,TMP被无穷定地大批复原分化发生CH4、C2H4等气体产品,插手共溶剂EC、PC等可按捺其复原分化,但跟着共溶剂含量的增添,电解液的不燃性降落。

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