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鋰離子電池電解液材料及生產工藝詳解

使命召唤ol删档内测的那些人 www.iinto.icu 液體電解液生產工藝---流程圖 


電解液生產工藝---精餾和脫水 


對于使用的有機原料分別采取精餾或脫水處理以達到鋰 電池電解液使用標準。 
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。 


液體電解液生產工藝---產品罐 


在對有機溶劑完成精餾或脫水后,檢測合格后經過管道 進入產品罐、等待使用。
根據電解液物料配比,在產品罐處通過電子計量準確稱 取有機溶劑。

如果產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,繼而根據生產的需 要準確進入反應釜。 

體電解液生產工藝---反應釜 


依據物料配比和加入先后順序,有機溶劑依次加入反應 釜充分攪拌、混勻,然后通過鋰鹽專用加料口或手套箱 加入所需的鋰鹽和電解液添加劑。 
在加入物料開始到結束,應控制反應釜的攪拌速度、釜 內溫度等。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 


液體電解液生產工藝---灌裝 


經檢測合格的液體電解液被灌入合格的包裝桶,充入 氬氣?;?,最終進入倉庫等待出廠。
由于電解液自身的物理、化學性質等因素,入庫的電 解液應在短時間內使用,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 


電解液桶有氬氣?;?,有一定壓力,在使用中切勿拆卸 氣相閥頭和液相閥頭,也不允許隨意按下快開接頭的凸 頭,以免造成泄漏或其它危險。接管時一定要戴防護眼 罩,使用時一定要使用專用快開接頭 
檢測合格的電解液建議一次性用完,開封的電解液很容 易因為沒有氣氛?;さ仍蚨渲?,請客戶在使用過程 中注意及時充入氬氣?;?,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 化硅,氧化硅和氫氟酸反應生成腐蝕性、易揮發的氣體 四氟化硅,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:不銹鋼、 塑料PP/PE、四氟乙烯等
– 本產品對人體有害,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 
鋰鹽 
添加劑 


有機溶劑---有機溶劑的選擇標準


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學反應
較高的介電常數和較小的黏度以使鋰鹽有足夠高的溶解 度,從而保證高的電導率
熔點低、沸點高,從而使工作溫度范圍較寬 
與電極材料有較好的相容性,即電極能夠在電解液中表 現出優良的電化學性能
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 
醚 
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學穩定性且熔點較低,在 鋰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,主要分為兩類:

環狀碳酸酯 PC和EC 

鏈狀碳酸酯 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,故不常用作鋰離子電池電解液的主要成分, 一般做為碳酸酯的共溶劑或添加劑來提高電解液的電 導率。醚類溶劑就其結構而言,也可以分為兩類:

環狀醚 THF 
鏈狀醚 DME 


有機溶劑---含硫有機溶劑 


鋰離子電池所使用的含硫有機溶劑主要有兩類,分別 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

 

有機溶劑

沸點/℃

熔點/℃

黏度

相對介電常數

EC

248

39

1.86

89.6

PC

241.7

-42.9

2.530

64.4

DMC

90

3

0.59

3.1

EMC

108

-55

0.65

2.9

DEC

127

-43

0.75

2.8

MPC

130

-43

0.78

2.8

DMSO

189

18.4

1.991

42.5

GBL

206

-42

1.751

39.1

 

鋰鹽---選擇鋰鹽的標準


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,還原產物有利于電極鈍化膜的形成
具有較好的環境親和性,分解產物對環境污染小
易于制備和純化,生產成本低

液體電解液的組成---鋰鹽


無機鋰鹽
有機鋰鹽
新型的硼酸鋰鹽



無機鋰鹽---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價態,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,帶來安全隱患。

無機鋰鹽---LiAsF


是一種性能優良的鋰鹽,與醚類有機溶劑構成的電解液具有非常高的電導率,但是它的還原產物含有劇毒As,具有致癌作用,環境污染嚴重且價格偏高。

無機鋰鹽---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的電化學性能會比LiPF6、LiAsF6優異。

無機鋰鹽---LiPF6


由于PF6的締合能力較差,形成LiPF6電解液的電導率較大,高于其它所有無機鋰鹽。此外它的電化學穩定性強,陰極的分解電壓達5.1V,遠高于鋰離子電池要求的4.2V,且不腐蝕鋁集流體。
LiPF6的熱穩定性不如其它鋰鹽,即使在高純狀態下也能發生分解。例如在80 ℃可能發生分解

LiPF6→LiF+PF5


生成的氣態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


有機鋰鹽


常見的有機鋰鹽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,這樣可以減小鋰鹽的晶格能,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學性能的提高。
– 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。

新型的硼酸鋰鹽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,使得它的電化學穩定性較好。
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優越,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
價格相對較低
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?;さ奶砑蛹?/span>„
阻燃添加劑
提高電導率的添加劑
高低溫性能添加劑