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锂电材料行业报告:电解液(27页)

行业报告下载 2020-03-17 17 管理员

锂电池是伟大的发明,化学类储能中的佼佼者。锂电池是一种电化学的储能装 置,其应用历史源远流长,早期锂电池使用金属锂作为负极,但由于充电过程 易形成枝晶,安全性难以保障,因此初期的锂电池以一次电池为主。在 1990 年,索尼成功将石墨作为负极应用之后,可多次充放电的锂离子电池正式商用 化。在化学类储能电池中,锂电池拥有最优秀的综合性能,包括能量密度、功 率密度、循环寿命及安全性等。现阶段的锂电池已经成熟供应电子产品、电动 工具、交通工具、储能等领域。 锂电池四大主材之一,电解液用离子连通正负极。锂离子电池工作原理是将电 能转化为化学能储备在电极中,在需要的时候可以重新以电能释放。核心材料 主要有正极、负极、电解液和隔膜,其中电解液对综合性能的影响最大。电解 液作为锂离子的载体,在充放电的过程中,完成锂离子的传输,因此需要具备 极大的离子导电率及极小的电子导电率。

电解液是溶质、溶剂和添加剂的混合液体。电解液的作用是在充放电过程中承 载锂离子,因此需要有锂离子载体、分散介质、性能优化剂,分别为溶质、溶 剂、添加剂。六氟磷酸锂脱颖而出,综合性能最佳。溶质是锂离子的载体,需要尽量满足 五大标准:1、在溶剂中能够完全溶解并电离;2、电离后阳离子为锂离子, 阴离子必须呈现电学稳定;3、阴离子需要在体系中化学稳定;4、阴阳离子 与其他组件不产生反应;5、阴离子无毒,对环境友好。由于锂离子半径极小, 所形成的化合物 LiX 拥有较高介电常数,难以溶解在非水的有机溶剂里,因 此选择范围相对较小,只有 LiMXn(M 代表 B/As/P/Sb, n 只能为 4 或者 6)的 复合化合物才能满足需求。

历史上,筛选的溶质有几种,但是因为各类原因 大部分已经淘汰:LiClO4 化学活性太高,易于溶剂发生反应;LiAsF6 由于金 属的特殊性与毒性,未进行商业化使用;LiBF4由于其较低的离子导电率,在后 期受到弃用;LiTf 与 Lilm 类物质由于化学稳定性和导电率原因并未真正应用。LiPF6 是早在 1960 年提出的物质,其单一性能并非最优,然而综合五项要求,六氟磷酸 锂成为最终商业化并且大规模使用的溶质,同时在未来有限的时间内,依旧没有看 到有足够竞争力的替代物质,因为锂离子的极化特性,可替代的物质本就是寥寥无 几的。

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标签: 新能源|电力|电池

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