鋰電池電解液組成

　　鋰電池電解液是鋰離子電池的“血液”，在鋰電池中正負極之間起到傳導電子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽(六氟磷酸鋰，LiFL6)、必要的添加劑等原料，在一定條件下，按一定比例配制而成的。

　　1、有機溶劑

　　有機溶劑是電解液的主體部分，電解液的性能與溶劑的性能密切相關。鋰離子電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等主要用于鋰一次電池的溶劑。PC用于二次電池，與鋰離子電池的石墨負極相容性很差，充放電過程中，PC在石墨負極表面發生分解，同時引起石墨層的剝落，造成電池的循環性能下降。但在EC或EC+DMC復合電解液中能建立起穩定的SEI膜。通常認為，EC與一種鏈狀碳酸酯的混合溶劑是鋰離子電池優良的電解液，如EC+DMC、EC+DEC等。相同的電解質鋰鹽，如LiPF6或者LiC104，PC+DME 體系對于中間相炭微球C-MCMB材料總是表現出最差的充放電性能(相對于EC+DEC、EC+DMC體系)。但并不絕對，當PC與相關的添加劑用于鋰離子電池，有利于提高電池的低溫性能。

　　有機溶劑在使用前必須嚴格控制質量，如要求純度在99.9%以上，水分含量必須達到10*106以下。溶劑的純度與穩定電壓之間有密切聯系純度達標的有機溶劑的氧化電位在5V左右，有機溶劑的氧化電位對于研究防止電池過充、安全性有很大意義。嚴格控制有機溶劑的水分，對于配制合格電解液有著決定性影響。

　　水分降至10*106之下，能降低LiPF6的分解、減緩SEI膜的分解、防止氣漲等。

　　利用分子篩吸附、常壓或減壓精餾、通入惰性氣體的方法，可以使水分含量達到要求。

　　2、電解質鋰鹽

　　LiPF6是最常用的電解質鋰鹽，是未來鋰鹽發展的方向。盡管實驗室里也有用LiClO4、LiAsF6等作電解質，但因為使用LiC104的電池高溫性能不好，再加之LiC10：本身受撞擊容易爆炸，又是一種強氧化劑，用于電池中安全性不好，不適合鋰離子電池的工業化大規模使用。

　　LiPF6對負極穩定，放電容量大，電導率高，內阻小，充放電速度快，但對水分和HF酸極其敏感，易于發生反應，只能在干燥氣氛中操作(如環境水分小于20x10的手套箱內)，且不耐高溫，80℃~IO0℃發生分解反應，生成五氟化磷和氟化鋰，提純困難，因此配制電解液時應控制LiPF6溶解放熱導致的自分解及溶劑的熱分解。國內生產的LiPF百分含量一般能夠達標，但是HF酸含量太高，無法直接用于配制電解液，須經提純。過去LiPF6依賴進口，但現在國內有一些廠家也能提供質量好的產品，如汕頭市金光高科有限公司、天津化工設計研究院、山東肥城市興泰化工廠等。國外生產的LiPF6質量較好，配制成電解液，水分和HF酸含量穩定，電解液不會變粘發紅。

　　3、添加劑

　　添加劑的種類繁多，不同的鋰離子電池生產廠家對電池的用途、性能要求不一，所選擇的添加劑的側重點也存在差異。一般來說，所用的添加劑主要有三方面的作用：

　　(1)電解液中加入苯甲醚改善SEI膜的性能在鋰離子電池電解液中加入苯甲醚或其鹵代衍生物，能夠改善電池的循環性能，減少電池的不可逆容量損失。黃文煌對其機理做了研究，發現苯甲醚與溶劑的還原產物發生反應，生成的LiOCH，利于電極表面形成高效穩定的SEI膜，從而改善電池的循環性能。電池的放電平臺能夠衡量電池在3.6V以上所能釋放的能量，一定程度上反映電池的大電流放電特性。在實際操作中，我們發現，向電解液中加入苯甲醚，能夠延長電池的放電平臺，提高電池的放電容量。

　　(2)加入金屬氧化物降低電解液中的微量水和HF酸如前所述，鋰離子電池對電解液中的水和酸要求非常嚴格。碳化二亞胺類化合物能阻止LiPFs水解成酸，另外，一些金屬氧化物如Al2O3，、MgO、BaO、Li2Co3、CaCO3等被用來清除HF。但是相對于LiPFs的水解而言除酸速度太慢，而且難于濾除干凈。在鋰電池電解液中Li、P、F三種元素含量總和為96.3%，其他主要雜質元素Fe、K、Na、CI、A1等含量總和為0.055%。

　　(3)防止過充電、過放電

　　鋰電池生產廠家對電池耐過充放性能的要求非常迫切。傳統防過充電通過電池內部的保護電路，現在希望向電解液中加入添加劑，如咪唑鈉圈、聯苯類、咔唑類等化合物，該類化合物正處于研究階段。