氟代化合物成為高壓鋰離子電池電解液的理想選擇

來源：存能電氣  日期：2019-09-19 10:12  瀏覽量：次

　　氟代化合物成為高壓鋰離子電池電解液的理想選擇。普通鋰離子池電解液在高電壓下的氧化分解限制了高壓鋰離子電池的發(fā)展，為了解決這一問題，需要設(shè)計(jì)、合成新型的耐高壓電解液或?qū)ふ液线m的電解液添加劑。含氟有機(jī)化合物的高氧化穩(wěn)定性使其成為高壓鋰離子電池電解液組分的理想選擇。

　　氟代化合物成為高壓鋰離子電池電解液的理想選擇

　　市場(chǎng)對(duì)更高電壓鋰離子電池的需求迫使研究人員需要開發(fā)新的電解液配方甚至是固體電解質(zhì)，因?yàn)槟壳暗囊后w電解液在電壓大于4.5Vvs.Li/Li+時(shí)容易被氧化，并且由于存在易燃有機(jī)溶劑其具有嚴(yán)重的安全性問題。

　　含氟有機(jī)化合物的高氧化穩(wěn)定性使其成為高壓鋰離子電池電解液組分的理想選擇。向電解質(zhì)鹽、溶劑（共溶劑）和功能性添加劑分子中引入氟是提高鋰離子電池的整體性能和可靠性的關(guān)鍵方法，其可以更有效的形成固體電解質(zhì)中間相（SEI）和正極電解質(zhì)中間相（CEI），具有更好的熱和電化學(xué)穩(wěn)定性，以及低溫和高溫特征。

　　氟的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它使通?？扇嫉碾娊庖焊灰兹紵?。鋰電池電解液組分的氟化有助于提高高壓電池的性能和安全性已經(jīng)得到廣泛驗(yàn)證。含氟的鋰鹽被廣泛應(yīng)用在鋰離子電池領(lǐng)域，這是因?yàn)榉碾娯?fù)性、強(qiáng)的電荷離域和離子解離。含有氟的導(dǎo)電鋰鹽溶于偶極非質(zhì)子溶劑中，在高介電常數(shù)溶劑中大量解離，因此在溶液中顯示出高導(dǎo)電性。

　　與普通有機(jī)溶劑相比，氟代溶劑和共溶劑具有更寬的氧化穩(wěn)定性。許多種類的氟代有機(jī)溶劑已經(jīng)并且仍在進(jìn)行詳盡的研究，作為鋰離子電池電解液中潛在的溶劑，氟代有機(jī)溶劑可以改善電解液的可燃性和低溫性能。氟原子在給定分子中的存在和位置對(duì)電解液的相關(guān)物理化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)具有很大的影響。

　　氟原子取代氫會(huì)導(dǎo)致活化能降低并降低HOMO和LUMO能級(jí)，從而導(dǎo)致還原電位和氧化電位升高。高的還原電位可形成有效的SEI膜，其抑制進(jìn)一步的電解液分解并明顯改善電池的循環(huán)性能。

　　高壓鋰離子電池電解液分類

　　●新型碳酸酯類高壓電解液

　　傳統(tǒng)的碳酸酯類電解液工作電壓達(dá)到4.5V以上時(shí)，就會(huì)發(fā)生劇烈的氧化分解反應(yīng)，致使鋰電池的嵌脫鋰過程無法正常進(jìn)行。新型碳酸酯類電解液可有效改善碳酸酯電解液的高壓性能。

　　●砜類高壓電解液

　　砜類有機(jī)物的介電常數(shù)都在40以上，在電壓5.5V以下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。例如環(huán)丁砜(SL)是一種常見的具有高介電常數(shù)、寬電化學(xué)窗口、強(qiáng)極性等特點(diǎn)的溶劑。但砜類有機(jī)物粘度大，熔點(diǎn)高，且與石墨負(fù)極材料的兼容性較差。

　　●離子液體高壓電解液

　　離子液體(ILs)是由陰陽離子組成的室溫熔融鹽，具有高閃點(diǎn)、高燃點(diǎn)、低揮發(fā)性、高介電常數(shù)和寬電化學(xué)穩(wěn)定窗口的特點(diǎn)。目前研究時(shí)，陰離子多定為TFSI-，其在低電位下容易被還原成不溶Li+的化合物，并在鋰、石墨陽極表面形成鈍化膜。

　　以上就是高壓鋰離子電池電解液的介紹，發(fā)展高壓電解液添加劑是改善電池性能既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。