锂离子电池电解液中使用锂盐的对比

锂离子电池电解液中使用锂盐的对比锂离子电池能量密度大、工作电压高、无记忆功能、使用寿命长，是目前应用最广的可充式电池。随着其应用领域的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、倍率性能、适用温度、循环寿命和安全性等都提出了更高的要求。电解质是锂离子电池的重要组成部分，而锂盐作为液体电解质的关键组分，是决定电解液性能的重要因素，是攻克锂离子电池性能提升难题的突破口之一。本文将对LiPF6以及各种新型锂盐进行对比。锂盐是电解液中锂离子的提供者，LiPF6(六氟磷酸锂)是目前最常见的锂盐，LiBF4(四氟硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiDFOB(草酸二氟硼酸锂)、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、LiPF2O2(二氟磷酸锂)和LiDTI(4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂)等新型锂盐的开发也逐渐受到了科研人员的重视。其优缺点对比如下表：表一.各种锂盐的优缺点对比。锂盐优点缺点LiPF6(1)在非水溶剂中具有合适的溶解度和较高的离子电导率；(2)能在Al箔集流体表面形成一层稳定的钝化膜；(3)能协同碳酸酯溶剂在石墨电极表面生成一层稳定的SEI膜热稳定性较差、易发生分解反应LiBF4工作温度区间宽，高温稳定性好，低温性能优，能增强电解液对电极的成膜能力，抑制Al箔腐蚀离子电导率较低，有很大局限性，常与电导率较高的锂盐配合使用LiBOB较高的电导率、较宽的电化学窗口、良好的热稳定性、较好的循环稳定性，对正极Al箔集流体具有钝化保护作用溶解度较低，在部分低介电常数溶剂中几乎不溶解LiDFOB成膜性好、低温性能好，与电池正极有很好相容性；能在Al箔表面形成一层钝化膜，并抑制电解液氧化售价较高LiFSI电导率高、水敏感度低和热稳定性好对Al箔的腐蚀电位4.2VLiTFSI较高的溶解度和电导率，热分解温度超过360℃，不易水解电压高于3.7V时会严重腐蚀Al集流体LiPF2O2较好的低温性能；作为添加剂使用，有利于降低电池界面阻抗，有效提升电池的循环性能溶解度较低锂盐优点缺点LiDTI更好的热力学稳定性；可在4.5V电压下稳定存在，具有高的锂离子迁移数，能满足商品化正极材料的充放电需求。合成要求高理想电解质锂盐需具备哪些特性呢？（1）低解离能和较高的溶解度：低解离能保证锂盐溶解后形成的电解液具有较高的电导率，进而实现电池的高倍率；高溶解度保证电解液中具有足够的锂离子进行传输。（2）较好的稳定性：当电池在高电压、高温下工作时，锂盐不会与其他组分发生反应。（3）良好的SEI成膜性能，以保证后续循环过程中电解液不会被持续消耗。（4）对Al集流体具有良好的钝化作用，防止高电压下腐蚀Al箔。（5）成本低廉，无毒无公害。电解液对电池循环寿命、倍率性能、适用温度和安全性等都具有重要影响。锂盐作为电解液中锂离子的提供者，显著影响电解液的性能。LiPF6是当前应用最为广泛的锂盐，但其热稳定性差、对水敏感，因而寻找各项性能优异的新型锂盐成为当前研究的重点。LiBF4、LiBOB、LiTFSI、LiFSI、LiPF2O2和LiTDI等新型锂盐虽然能避免LiPF6的缺点，却在电导率、铝箔腐蚀和价格方面存在问题。因此，至今尚且没有任何一种锂盐能够完全替代LiPF6，还需要研究人员进一步优化开发。相关链接：LiPF6本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑