鋰電電解液與水的關系,鋰電池能用水做電解液嗎

來源：存能電氣  日期：2019-06-12 16:53  瀏覽量：次

　　鋰電電解液與水的關系，鋰電池能用水做電解液嗎?鋰電池目前已經完全占領了整個消費電子市場，并且隨著新能源汽車產業(yè)的發(fā)展，鋰電池的應用領域也開始向動力電池拓展。傳統(tǒng)的鋰離子電池主要采用有機電解液，那么鋰電電解液與水有何關系?鋰電池能用水做電解液嗎?

　　鋰電池電解液

　　我們都知道鋰電池的主要組成部分包括四個方面：正極材料、負極材料、電解液、隔膜。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分對提升鋰離子電池的循環(huán)性能、能量密度，從而進一步提升電動汽車續(xù)航里程起著不可替代的作用。

　　鋰電池能量密度取決于電池的電壓和容量，要想提高電池能量密度除了提高正負極材料的容量外，另一個途徑便是提高電池的工作電壓，那么電池在高工作電壓下對電解液的高電壓性能也提出了新的技術要求。鋰電池電解液的組成部分一般包括電解質鋰鹽、高純度有機溶劑和一些特定組分的添加劑。

　　電解液，大的分類有液態(tài)電解液，固態(tài)電解液和凝膠電解液。

       液體電解液，又可以分成有機電解液和無機電解液。當前應用最廣的是液態(tài)有機電解液。電解液充溢在電池殼體內部，電池的正負極和隔膜都浸泡其中。電解液一方面提供部分活性鋰離子，作為充放電過程中的導電離子使用。另一方面，電解液提供離子通道，或者叫載體，使得鋰離子可以在其中自有移動。

　　鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，就像是正極與負極之間的“愛情紐帶”，是對鋰電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。

　　選擇電解液的一般原則如下：

　　(1)電化學穩(wěn)定性好，與正極材料、負極材料、隔膜、集流體、粘結劑等不發(fā)生反應;

　　(2)離子電導新好，介電常數(shù)高，粘度低，離子遷移的阻力小;

　　(3)在很寬的溫度范圍內保持液態(tài)，一般溫度范圍為-40℃～70℃，適用于改善電池的高低溫特性;

　　(4)能最佳程度促進電極可逆反應的進行，即具有較高的循環(huán)效率;

　　(5)環(huán)境友好，最好無毒或者低毒性。

　　鋰電池能用水做電解液嗎?

　　水對于各種類型的鹽類都有非常好的溶解性，溶解后的離子會與水分子形成溶劑化的外殼結構，同時水溶液具有安全、無毒和高電導率的優(yōu)勢，是一種理想的鋰離子電解液。但是水的電化學窗口較窄(分解電位1.23V)，同時一些正負極材料與水溶液接觸時不太穩(wěn)定，會發(fā)生副反應。高濃度電解液是解決這一問題的有效方法。

　　水系鋰離子電池由于安全、環(huán)保、低成本等因素得到了廣泛的關注，但是水系鋰離子電池在發(fā)展中仍然面臨的許多挑戰(zhàn)，例如能量密度偏低，這主要是因為水溶液的電化學窗口比較窄，因此導致大多數(shù)正負極材料在這一電化學窗口范圍內難以充分發(fā)揮出全部容量，部分正負極材料在水溶液環(huán)境中存在金屬元素溶解的問題，造成循環(huán)性能的下降，同時H+的嵌入問題也會影響水系鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，這都是在后續(xù)的水系鋰離子電池電解液開發(fā)中需要解決的問題。

　　總的來看雖然水系鋰電池目前在能量密度上還處于劣勢，但是由于其安全、環(huán)保和高電導率等優(yōu)勢仍然在一些領域具有應用潛力，后續(xù)通過高容量正負極材料和耐高壓水溶液電解液的開發(fā)，水系鋰離子電池有望成為攪動新能源領域的一股新力量。

　　電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導電子的作用，是鋰電池獲得高電壓、高比能等利益的保證。鋰電池對生態(tài)環(huán)境友好，因而電解質的市場前景非常廣泛。