電解液影響電池壽命

1、電解液的哪些方面會影響電池壽命1、電解液量，電解液量過多或過少對電池循環(huán)都不利。對不同電解液量梯度的電池平行進(jìn)行常溫循環(huán)性能測試。以1C恒流恒壓充電至，截止電流為，靜置 5分鐘；然后1C恒流放電至，靜置 5分鐘；再轉(zhuǎn)入充電過程，如此循環(huán)350次。循環(huán)測試結(jié)果可見，電解液量為時，電池的循環(huán)性能特別差，222次降到初始容量的80%這是因為電解液量較少，電池內(nèi)阻大，循環(huán)測 試過程，電池的發(fā)熱量越來越大，加速電池局部電解液的分解或揮發(fā)， 是電池循環(huán)性能的惡化速度逐漸加快。電解液量為、時，電池的循環(huán)性能相對較好，350次循環(huán)后，容量保持了依然大于 85%但是從100 次循環(huán)后，電解液量的電池的循環(huán)性能逐

2、漸差于其它兩個電解液量梯度 的電池，說明此電解液量在長期循環(huán)過程中也略顯不足。電解液量為的電池在前250次循環(huán)的容量保持率最高， 但從160次循環(huán)起，容量衰減 速度明顯加快，在第285次循環(huán)后，容量保持率低于電解液量的電池。 測試完畢發(fā)現(xiàn)此電池厚度膨脹比電解液量的電池明顯，說明此電池是因為電解液過多導(dǎo)致電芯的副反應(yīng)也相對增加，產(chǎn)氣量較多，導(dǎo)致電芯的循環(huán)性能下降。由此可見電解液量對電池的循環(huán)性能影響非常明顯，電解液過少或過多，都不利于電池的循環(huán)性能。電解液的組成影響SEI膜性質(zhì)。(SEI膜是碳負(fù)極與電解液相互作用的 結(jié)果，即在碳負(fù)極表明形成的鈍化膜)電解液的組成影響SEI膜生成的質(zhì)量的高低。1)

3、 用于鋰電池的鋰鹽電解質(zhì)有：LiAsF6, LiPF6, LiBF4, LiCI04,LiAICI4 丄iCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiPF6-n(CmF2m+1)n,LiBOB(二草酸合硼酸鋰)，LiPF3(CF3)3等，其中LiClO4的陰離子 氧化性太強(qiáng)，安全性差，不宜用于生產(chǎn)，LiAsF6的導(dǎo)電性及對碳負(fù)性的電化學(xué)性能最好，但環(huán)境污染嚴(yán)重；LiPF6的離子導(dǎo)電率高，但熱穩(wěn)定性差，60 80攝氏度附近便有少量分解成為LiF，而且PF6的室溫電化學(xué)性能也不太理想；LiBF4的化學(xué)及熱穩(wěn)定性不好，電導(dǎo)率也不高；LiPF6-n(CmF2m+1)n、LiBOB配成的電解液熱穩(wěn)定

4、性高， 電池循環(huán)性能好，但這些鋰鹽因陰離子基團(tuán)較大，導(dǎo)致電解液粘度 增加，導(dǎo)電率不同程度下降。LiCF3SO3的熱穩(wěn)定性好，但其導(dǎo)電性 差，且對電極有腐蝕作用?？傊麟娊赓|(zhì)都有其優(yōu)、缺點，因而 在實際使用中，應(yīng)結(jié)合實際需要，考慮其綜合性能，選擇合適的電 解質(zhì)。2) 電解液的溶劑溶劑是電解液的主體成分，溶劑的許多性能參數(shù)與電解液的性能優(yōu) 劣密切相關(guān)，如溶劑的粘度，介電常數(shù)，熔點，沸點，閃燃點以及氧化還原電位等因素對電池的使用溫度范圍，電解質(zhì)溶解度，電極 的電化學(xué)性能和電池的安全性能都有重要影響。用于鋰離子電池的 溶劑種類很多，包括酯類、醚類、砜類及其它有機(jī)溶劑和一些無機(jī) 溶劑等，但沒有一種溶劑

5、可同時滿足優(yōu)良電解液的多種基本要求， 因而在實際中，常使用混合溶劑體系以克服單一溶劑理化性能的不 足，揚(yáng)長避短，這是實現(xiàn)鋰離子電池低內(nèi)阻、長壽命和安全性的重 要保證。3）加入一些添加劑可以提高電池壽命例如：在酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯（各體積比為 1： 1:1 ）電 解液中加入提交比為2%的添加劑氟代碳酸乙烯酯，用循環(huán)伏安法、掃 描電鏡、能力散射光譜、電化學(xué)阻抗譜等方法，研究了氟代碳酸乙烯酯 對鋰離子電池性能及石翠化中間相碳微球電極/電解液界面性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，體積比2%氟代碳酸乙烯酯的添加劑可以抑制部分電解 液溶劑的分解，在碳微球電極表明形成一層性能優(yōu)良的固體電解液相界 面膜，降低

6、了電池的阻抗，明顯提高了電池的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。3、電解液中離子濃度、雜質(zhì)含量、水含量都會影響電池壽命。1）電解液離子濃度引起鋰電池發(fā)生濃差極化鋰電池充電過程中，化學(xué)反應(yīng)主要在極板和電解液接觸處進(jìn)行。因此， 極板表面將產(chǎn)生大量的離子。在外電源產(chǎn)生的電場作用下，負(fù)極板表面的酸根負(fù)離子將向正汲板運(yùn)動，正極板表面的氫正離子將向負(fù)極板運(yùn)動。但 是由于離子的遷移速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于化學(xué)反應(yīng)的速變，因而造成正負(fù)極板表面 與遠(yuǎn)離極板處的離子濃度不同。電解液中離子的濃度差又促使離子從濃度 高的地方向濃度低的地方運(yùn)動。但是，離子擴(kuò)散需要一定的時間，所以， 極扳表面離子的濃度仍然較高。由于電解液中離子的濃度不同，必然導(dǎo)

7、致 電解液極化，使電解液呈現(xiàn)極化電壓，因而鋰電池正負(fù)極板的電極電位發(fā) 生變化。這種因離子的濃度差而引起的電極電位變化（正極電位更正、負(fù)極電位更負(fù)）稱為濃差極化（電流通過電池或電解池時，如整個電極過 程為電解質(zhì)的擴(kuò)散和對流等過程所控制，則在兩極附近的電解質(zhì)濃度 與溶液本體就有差異，使陽極和陰極的電極電位與平衡電極電位發(fā)生 偏離，這種現(xiàn)象稱為“濃差極化”）。2）有機(jī)電解液分中雜質(zhì)含有活潑氫的物質(zhì)和鐵、鈉、鋁、鎳等金屬離 子雜雜質(zhì)是造成自放電的重要原因。因為雜質(zhì)的氧化電位一般低于鋰離子 電池的正極電位，易在正極表面氧化，氧化物又在負(fù)極還原，不斷消耗正 負(fù)極活性物質(zhì)，引起自放電，即在非正常使用的情況下

8、改變電池放電。電 池壽命是以充放電循環(huán)次數(shù)而定的，含雜質(zhì)的電解液直接影響電池循環(huán)次 數(shù)。4）電解液中水含量主要影響鋰離子的傳輸和電極活性物質(zhì)的活性，降低容量和壽命。水在電解液中的反應(yīng)原理1.血0的破壞作用機(jī)理(1) 與鋰鹽反應(yīng)生成HF；H20 + LiPFg POF3 + LiF + 2HF(2) HF破壞SEI膜:ROCO2Li 十 HF - R0C02H + LiFLi2C03 + 2HF - H2CO3 + 2LiF(3) 產(chǎn)生LiF沉淀.消耗活性鋰離子。不同水含量電解液的LSV曲線：圖1 TC-E208加與不加水的LSV曲線加水后，LSV曲線出現(xiàn)較寬的峰，對應(yīng)水在此電位區(qū)間分解口(可通

9、過加穩(wěn)定劑增強(qiáng)電解液的抗環(huán)境干擾能力)4、電解液中混合溶劑的種類和配比會影響電池壽命。不同溶劑組成影響電池的容量、倍率放電、高低溫性能。電解液中的有機(jī)溶劑應(yīng)該滿足：a.對電極應(yīng)該是惰性的，在電池充放電過程中不與正 負(fù)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，穩(wěn)定性好；b.有較高的介電常數(shù)和較小的黏度以 使鋰鹽有足夠高的溶解度保證高的電導(dǎo)率；c.熔點低、沸點高、蒸汽壓低，以保證電池工作溫度范圍；d.與電極材料有較好的相容性。我們考察以PC EC DEC DMC等組成的混合溶劑體系電解液對鋰離子 電池循環(huán)壽命的影響：A B、C三種電解液分別是 PC+EC+DEC+LiPF6EC+DEC+DMC+LiPF6EC+DEC+DMC加劑+LiPF6三種溶劑組合成的三元電解液混合體系。比兩種電液制備的電池的繇環(huán)壽命數(shù)據(jù)，A種電解液制備的電池的容雖裒降 明顯大于B種電解液電池，而加入了縊加劑的C種電解植電池的循環(huán)壽命性能