鋰離子電池電解液材料及生產(chǎn)工藝詳解

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鋰離子電池電解液材料及生產(chǎn)工藝詳解液體電解液生產(chǎn)工藝-流程圖 電解液生產(chǎn)工藝-精餾和脫水 對(duì)于使用的有機(jī)原料分別采取精餾或脫水處理以達(dá)到鋰 電池電解液使用標(biāo)準(zhǔn)。 在精餾或脫水階段，需要對(duì)有機(jī)溶劑檢測(cè)的項(xiàng)目有：純 度、水分、總醇含量。 液體電解液生產(chǎn)工藝-產(chǎn)品罐 在對(duì)有機(jī)溶劑完成精餾或脫水后，檢測(cè)合格后經(jīng)過(guò)管道 進(jìn)入產(chǎn)品罐、等待使用。 根據(jù)電解液物料配比，在產(chǎn)品罐處通過(guò)電子計(jì)量準(zhǔn)確稱(chēng) 取有機(jī)溶劑。 如果產(chǎn)品罐中的有機(jī)溶劑短時(shí)間未使用，需要再次對(duì)其 進(jìn)行純度、水分、總醇含量的檢測(cè)，繼而根據(jù)生產(chǎn)的需 要準(zhǔn)確進(jìn)入反應(yīng)釜。 體電解液生產(chǎn)工藝-反應(yīng)釜 依據(jù)物料配比和加入先后順序，

2、有機(jī)溶劑依次加入反應(yīng) 釜充分?jǐn)嚢?、混勻，然后通過(guò)鋰鹽專(zhuān)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(kāi)始到結(jié)束,應(yīng)控制反應(yīng)釜的攪拌速度、釜 內(nèi)溫度等。不同的物料配比攪拌混勻的時(shí)間不同，但都 必須使電解液混合均勻，此時(shí)對(duì)電解液檢測(cè)的項(xiàng)目有： 水分、電導(dǎo)率、色度、酸度 液體電解液生產(chǎn)工藝-灌裝 經(jīng)檢測(cè)合格的液體電解液被灌入合格的包裝桶，充入 氬氣保護(hù)，最終進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)等待出廠。 由于電解液自身的物理、化學(xué)性質(zhì)等因素，入庫(kù)的電 解液應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)使用，防止環(huán)境等因素導(dǎo)致電解液 的變質(zhì)液體電解液-使用注意事項(xiàng) 電解液桶有氬氣保護(hù)，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

3、下快開(kāi)接頭的凸 頭，以免造成泄漏或其它危險(xiǎn)。接管時(shí)一定要戴防護(hù)眼 罩，使用時(shí)一定要使用專(zhuān)用快開(kāi)接頭 檢測(cè)合格的電解液建議一次性用完，開(kāi)封的電解液很容 易因?yàn)闆](méi)有氣氛保護(hù)等原因而變質(zhì)，請(qǐng)客戶(hù)在使用過(guò)程 中注意及時(shí)充入氬氣保護(hù)，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(yīng)生成腐蝕性、易揮發(fā)的氣體 四氟化硅，此氣體有毒會(huì)對(duì)人造成傷害 現(xiàn)場(chǎng)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(chǎn)品對(duì)人體有害，有輕微刺激和麻醉作用。使用過(guò)程 中避免身體直接接觸 液體電解液的組成 有機(jī)溶劑 鋰鹽 添加劑 有機(jī)溶劑-有機(jī)溶劑的選擇標(biāo)準(zhǔn) 有機(jī)溶劑對(duì)

4、電極應(yīng)該是惰性的，在電池的充放電過(guò)程中 不與正負(fù)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng) 較高的介電常數(shù)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(dǎo)率 熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)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(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)性能 電池循環(huán)效率、成本、環(huán)境因素等方面的考慮 液體電解液的組成-有機(jī)溶劑 碳酸酯 醚 含硫有機(jī)溶劑 其它 有機(jī)溶劑-碳酸酯 碳酸酯類(lèi)溶劑具有較好的電化學(xué)穩(wěn)定性且熔點(diǎn)較低，在 鋰離子電池中得到廣泛的使用。碳酸酯類(lèi)的溶劑就其結(jié) 構(gòu)而言，主要分為兩類(lèi)： 環(huán)狀碳酸酯 PC和EC 鏈狀碳酸酯 DMC、EMC、DEC 有機(jī)溶劑-醚 醚類(lèi)有機(jī)溶劑黏度較小，但是醚類(lèi)

5、性質(zhì)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(lái)提高電解液的電 導(dǎo)率。醚類(lèi)溶劑就其結(jié)構(gòu)而言，也可以分為兩類(lèi)： 環(huán)狀醚 THF 鏈狀醚 DME 有機(jī)溶劑-含硫有機(jī)溶劑 鋰離子電池所使用的含硫有機(jī)溶劑主要有兩類(lèi)，分別 是： 砜類(lèi) DMSO和EMS 亞硫酸酯 ES 和PS 有機(jī)溶劑-其它 羧酸酯類(lèi) 氟代、氯代的碳酸酯有機(jī)溶劑-常見(jiàn)的有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑沸點(diǎn)熔點(diǎn)黏度相對(duì)介電常數(shù)EC248391.8689.6PC241.7-42.92.53064.4DMC9030.593.1EMC108-550.652.9DEC127-430.752.8MPC130-430

6、.782.8DMSO18918.41.99142.5GBL206-421.75139.1 鋰鹽-選擇鋰鹽的標(biāo)準(zhǔn) 在有機(jī)溶劑中有足夠高的溶解度，以保證電解液具有較高的電導(dǎo)率 陰離子具有較高的氧化和還原穩(wěn)定性，在電解液中穩(wěn)定性好，還原產(chǎn)物有利于電極鈍化膜的形成 具有較好的環(huán)境親和性，分解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染小 易于制備和純化，生產(chǎn)成本低液體電解液的組成-鋰鹽 無(wú)機(jī)鋰鹽 有機(jī)鋰鹽 新型的硼酸鋰鹽無(wú)機(jī)鋰鹽-LiClO4 構(gòu)成的電解液電導(dǎo)率較高，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，但是結(jié)構(gòu)中的氯處在最高價(jià)態(tài)，使陰離子具有較強(qiáng)的氧化性，在高溫等條件下容易與有機(jī)溶劑發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，帶來(lái)安全隱患。無(wú)機(jī)鋰鹽-LiAsF 是一種性能優(yōu)

7、良的鋰鹽，與醚類(lèi)有機(jī)溶劑構(gòu)成的電解液具有非常高的電導(dǎo)率，但是它的還原產(chǎn)物含有劇毒As，具有致癌作用，環(huán)境污染嚴(yán)重且價(jià)格偏高。無(wú)機(jī)鋰鹽-LiBF4 由于BF4半徑較小，容易締合，形成電解液的電導(dǎo)率較小因而很少使用。 在高溫、低溫情況下，LiBF4的電化學(xué)性能會(huì)比LiPF6、LiAsF6優(yōu)異。無(wú)機(jī)鋰鹽-LiPF6 由于PF6的締合能力較差，形成LiPF6電解液的電導(dǎo)率較大，高于其它所有無(wú)機(jī)鋰鹽。此外它的電化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，陰極的分解電壓達(dá)5.1V，遠(yuǎn)高于鋰離子電池要求的4.2V，且不腐蝕鋁集流體。 LiPF6的熱穩(wěn)定性不如其它鋰鹽，即使在高純狀態(tài)下也能發(fā)生分解。例如在80 可能發(fā)生分解LiPF6LiF

8、+PF5 生成的氣態(tài)PF5具有較強(qiáng)的路易斯酸性，會(huì)與溶劑分子中氧原子上的孤電子對(duì)作用使溶劑發(fā)生分解反應(yīng)ROCOOR+PF5RF+R1OR2+烯烴+CO2有機(jī)鋰鹽 常見(jiàn)的有機(jī)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(qiáng)，這樣可以減小鋰鹽的晶格能，消弱正負(fù)離子之間的相互作用，增大溶解度，同時(shí)也有助于熱穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的提高。 但是它們都會(huì)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(qiáng)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(xué)穩(wěn)定性較好。 與LiPF6相比，LiBOB在第一次充放電過(guò)程中不可逆容量較低，50高溫下的循環(huán)性能比較優(yōu)越，形成的鈍化膜更加有利于抑制石墨的剝離。 LiBOB在有機(jī)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(diǎn)