锂离子电池电解质的作用和要求有哪些？

2021-10-25 16:51

目前固态锂电池可以分为无机固态电解质电池和聚合物固态锂电池两种。电解质的性能对整个电池的性能影响至关重要。它对电池循环性能、操作温度范围、电池的耐用程度有着极为重要的影响。对于锂离子电池而言，电解质的组成至少涉及两方面:溶剂和锂盐。

锂离子电池电解质的作用

电解质是锂二次电池和锂一次电池容量的核心物质之一，并且提高移动阳极和阴极之间的流动性，起着媒质作用的物质。电解质作为锂离子电池的重要组成部分，在正、负极之间起着输送离子传导电流的作用，选择合适的电解质也是获得高能量密度和功率密度、长循环寿命和安全性能良好的锂离子二次电池的关键。

锂电池的电解质就是在电池中，电解液与电极材料之间的相互作用，其本身存在分解反应，几乎参与了电池内部发生的所有反应过程。目前锂离子电池中包含的电解液多为有机体系，在过充、过放、短路及热冲击等等滥用的状态下，电池温度迅速升高，电解液普遍存在易燃的问题，常常会导致电池起火，甚至爆炸。

电解质是锂离子电池的重要组成部分，在正、负两极之间起输运离子、传导电流的作用。从相态上来分，锂离子电池电解质可分为液态、固态和熔融盐电解质三类。

锂离子电池电解质要求

1、锂离子电导率：电解质不具有电子导电性，但必须具有良好的离子导电性，一般温度范围内,电解质的电导率在1×10-3~2×10-3S/cm之间。作为电解质，其必须具有优异的离子导电性和电子绝缘性，使其发挥离子传输介质的功能，同时减少本身的自放电。

2、离子迁移数：锂电池内部输运电荷依赖离子的迁移，高离子迁移数可减小电极反应时的浓差极化，使电池产生高的能量密度和功率密度。理想的锂离子迁移数应尽量接近1。

3、稳定性：电解质与电极直接接触时,应尽量避免副反应的发生，这就要求电解质要具备一定的化学稳定性和热稳定性。

4、机械强度：锂离子电池电解质需要有足够高的机械强度以满足电池的大规模生产包装过程。Li等将三甲基磷酸酯（TMP）作为高电压电解液的添加剂，以Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2作为电池的正极并测试，结果表明，电解液中添加1%TMP，可以显著提高电池的倍率性能和循环性能。

5、优异的力学性能：由于与正负极直接接触，聚合物锂电池电解质应该具有较强的韧性，在电池组装、储存以及使用过程中能够去承受应力的变化，不能发生脆裂。同时作为隔膜使用，也要具有相当的机械强度去抑制锂枝晶的产生与刺穿，防止正负极的短路。

总的来说，在动力锂离子电池应用领域，现在主流的液态电解质和凝胶态电解质都存在一定的安全隐患，因此，发展防短路、防过充、防热失控、防燃烧及不燃性电解液是应对动力电池安全性的关键。

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