固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)越性

1、態(tài)電解質(zhì)優(yōu)越性1.液態(tài)電解質(zhì)存在問題1.1可燃性。由于鋰鹽的溶解性限制，目前市面上通用的電解液溶劑為極性非質(zhì)子有機溶 劑，例如碳酸酯混合溶劑。有機溶劑根本上存在揮發(fā)性和高度自燃性問題，存在嚴重安全隱 患。除非根本上替換有機溶劑，否則添加阻燃劑等手段只是治標不治本，還會引起降低電導率等附加問題。表1.1常用有機溶劑性質(zhì)名稱縮寫結(jié)構(gòu)閃點(C)著火點(C)熔點(C)碳酸丙烯酯PC冷。128133-49碳酸乙烯酯EC160-36碳酸二甲酯DMCA18-4.6碳酸甲乙酯EMCA33-55通常情況下，將閃點低于45 r的液體定義為易燃液體。環(huán)狀碳酸酯通常具備較高的閃點， 而線性碳酸酯的閃點較低。然而環(huán)狀碳

2、酸酯的黏度通常也很大，往往需要和黏度較低的線性 碳酸酯混合使用以達到更好的性能。1.2阻燃性電解液。電解液燃燒的根本原因是有機溶劑的可燃性，但普遍認可的誘因是電解液受熱情況下的自由基反應:RHR- +H-H. +02H0. +0.H- +H2-H +H200+H2Th+h其中02可能是陰極材料或電解液組分的熱分解生成，H2可能是電解液和痕量水的還原分 解生成。因而，阻燃電解液的阻燃機理就是自由基捕獲機制，通過阻燃劑受熱時釋放的自由 基捕獲氣相中的H0或H，從而干擾H0的鏈式反應，達到阻燃的效果。以磷酸三甲酯（TMP）為例闡述阻燃添加劑的作用機理。TMP首先在受熱條件下氣化：TMP /TMP 氣

3、氣態(tài)TMP分子受熱分解釋放含磷自由基：TMP 氣tP生成的自由基具有捕獲體系中H的能力：P +H tPH從而降低電解液體系中H的含量，有效阻止碳氫化合物的燃燒或爆炸。目前常用的阻燃劑主要包括磷系阻燃劑（烷基磷酸酯）和鹵系阻燃劑（氟代環(huán)狀碳酸酯）。1.3是否存在不可燃電解液？通過以上理論依據(jù)的分析，為改善電解液的阻燃性能，一方面可以提高有機溶劑的閃點以 降低其可燃性，通常鹵素原子的引入可有效改善閃點，例如PC甲基上三個氫被氟取代形成 的TFPC具備134C的閃點，有效提高了電解液的防火性；另一方面即添加阻燃劑抑制自由 基鏈式反應，例如磷系阻燃劑（烷基磷酸酯）和鹵系阻燃劑（氟代環(huán)狀碳酸酯）。然而就

4、目前而言，新型有機溶劑的開發(fā)仍有待進一步的研究，而阻燃劑的電化學不穩(wěn)定性 以及其不利的理化性質(zhì)（高熔點以及高粘度）會對電解液造成負面影響。故而，不可燃電解液 理論可行，但任重道遠。2.固態(tài)電解質(zhì)特點2.1安全性。固態(tài)電解質(zhì)通常由聚合物和鹽兩部分組成，可以從根本上排除電解液泄漏、 雜質(zhì)影響以及燃燒爆炸等問題，提高電池使用過程中的安全性。表2.1常用聚合物性質(zhì)名稱重復單元閃點（C）熱分解溫度（C）熔點（C）聚氧化乙烯(CHCHaO),-171420-65聚氧化亞甲基(CHzO)n70270170聚氧化丙烯-LCHtCHOCHzOl-63120-可以看出，聚合物電解質(zhì)的閃點和熱分解溫度普遍較高，具備

5、較好的防火性。表2.2聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池的安全性比較1聚合物鋰離子電池液態(tài)鋰離子電池無破裂、不燃燒、無漏液破裂、漏液、冒煙針扎實驗溫度上升不到20C溫度上升約250C無破裂、不燃燒、無漏液破裂、漏液、冒煙熱板加熱(200C)無破裂、不燃燒、無漏液破裂、漏液、冒煙外部短路溫度上升不到20C溫度上升約100 C無破裂、不燃燒、無漏液破裂、漏液、冒煙過充電溫度上升不到20C溫度上升約100 C2.2靈活性。固態(tài)電解質(zhì)可以根據(jù)實際使用進而設(shè)計成各式各樣的電池，并且聚合物本身 的柔性，可以補償電池在充放電過程中的體積變化，亦可以承受使用過程中的撞擊、變形、 振動等變化，具備極高的容錯率和安全性。2.3高性能。固態(tài)電解質(zhì)在很大程度上可以降低電解質(zhì)與電極的反應活性，提高電池的比 能量；同時，聚合物固態(tài)電解質(zhì)可以