液体电解液和固体电解液有什么区别？

一、锂离子电池电解液概况

电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号称锂离子电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐（六氟磷酸锂，LiPF6）、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例配制而成的。

1、液体电解液

电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大，它必须是化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解，具有较高的离子导电率(>10- 3 s/cm )，而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂，所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。但有机物离子导电率都不好，所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率。目前锂离子电池主要是用液态电解质，其溶剂为无水有机物如EC(ethyl carbonate) 、PC (propylenecarbonate)、DMC(dimethyl carbonate)、DEC(diethyl carbonate)，多数采用混合溶剂，如EC2DMC 和PC2DMC 等。导电盐有L iClO4、LiPF6、LiBF6、LiA sF6 和LiOSO2CF3,它们导电率大小依次为LiAsF6> LiPF6> LiClO4>LiBF6> LiOSO 2CF3。LiClO4因具有较高的氧化性容易出现爆炸等安全性问题，一般只局限于实验研究中；LiAsF6离子导电率较高易纯化且稳定性较好，但含有有毒的As，使用受到限制；LiBF6化学及热稳定性不好且导电率不高，LiO SO2CF3导电率差且对电极有腐蚀作用，较少使用；虽然LiPF6会发生分解反应，但具有较高的离子导电率，因此目前锂离子电池基本上是使用LiPF6。目前商用锂离子电池所用的电解液大部分采用LiPF6的EC2DMC，它具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。

2、固体电解液

用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量，其理论容量高达3862mAh·g-1，是石墨材料的十几倍，价格也较低，被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料，但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长，使得金属锂用作阳极材料成为可能。此外使用固体电解质可避免液态电解液漏液的缺点，还可把电池做成更薄(厚度仅为0.1mm)、能量密度更高、体积更小的高能电池。破坏性实验表明固态锂离子电池使用安全性能很高，经钉穿、加热( 200℃)、短路和过充(600%)等破坏性实验，液态电解质锂离子电池会发生漏液、爆炸等安全性问题，而固态电池除内温略有升高外(<20℃)并无任何其它安全性问题出现。固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性、成本低等特点，既可作为正负电极间隔膜用又可作为传递离子的电解质用。

固体聚合物电解质一般可分为干形固体聚合物电解质(SPE)和凝胶聚合物电解质(GPE)。SPE固体聚合物电解质主要还是基于聚氧化乙烯(PEO)，其缺点是离子导电率较低，在100℃下只能达到10-40cm。在SPE中离子传导主要是发生在无定形区，借助聚合物链的移动进行传递迁移。PEO容易结晶是由于其分子链的高规整性，而晶形化会降低离子导电率。因此要想提高离子导电率一方面可通过降低聚合物的结晶度，提高链的可移动性，另一方面可通过提高导电盐在聚合物中的溶解度。利用接枝、嵌段、交联、共聚等手段来破坏高聚物的结晶性能，可明显地提高其离子导电率。此外加入无机复合盐也能提高离子导电率。在固体聚合物电解质中加入高介电常数低相对分子质量的液态有机溶剂如PC则可大大提高导电盐的溶解度，所构成的电解质即为GPE凝胶聚合物电解质，它在室温下具有很高的离子导电率，但在使用过程中会发生析液而失效。凝胶聚合物锂离子电池已经商品化。

在后工业时代，汽车普及的速度大大超过了我们的想象，在带来高效方便的同时，大量尾气的排放，也给环境增添了很大压力，而随着石油价格飞涨、二氧化碳排放带来温室效应等问题的凸显，更是迫切需要寻找替代传统能源的新型能源。液态氢、燃料电池等都是好的选择，但是存在价格高、技术不成熟等问题，普通铅酸电池使用成本相对较低，但重量重，能量密度低，使用寿命短，还存在潜在的重金属污染等问题。成都投入了“零排放”的全电动公交车，受到广泛关注，这种全电动公交车采用了新型的磷酸铁锂电池作为其动力核心，这种新一代电动车绿色环保动力具有很多特点和优势。

安全性相当高

要作为汽车动力，安全性是压倒一切的首要考虑因素。普通锂电池的安全性尽管能得到基本保证，但是在极端条件下存在起火、爆炸的可能性。磷酸铁锂电池作为锂电池的二代产品，本身物理性能稳定，再配合电池组内置的过压、欠压、过流、过充等保护功能，不爆炸不起火，是目前全球唯一绝对安全的锂离子电池。

由于采用高热稳定性材料和缜密工艺设计，电池安全和可靠性大为增强。与锂电池不当使用中可能出现的爆炸现象相比，磷酸铁锂电池即使扔在火中也不会发生爆炸。高温稳定性可达400—500°C, 保证了电池内在的高安全性；不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧。经过严格的安全测试，即使在最恶劣的交通事故中也不会发生爆炸。

寿命长成本低

作为动力电池，使用寿命（循环性能）与总体使用成本密切相关， 和普通锂电池500次左右的循环使用寿命相比，磷酸铁锂电池在室温下可充放电循环1500 次，容量保持率 95 ％以上，而50%容量的循环寿命更是达到了2000次以上，电池的持续里程寿命大于50万公里，可以使用五年左右，是铅酸电池的8倍，镍氢电池的3倍，是钴酸锂电池的4倍左右。再加上其生产制造成本本身就低于普通锂电池，无疑能大大降低电动车的使用和维护成本。

同时磷酸铁锂电池放电性能也十分优异，功率曲线平稳，抗过放能力强，普通锂电电芯在低于3.2V后，再放电就是过放，可能会导致报废。但是磷酸铁锂电池在2.8V的时候还有能量释放，低于2.5V都不存在报废的问题。

使用处理方便

我们知道，镍氢、镍镉电池存在较强的记忆效应，普通锂电池也有一定的记忆效应问题，需要尽量“满充满放”，会给电动车日常使用带来不便，而磷酸铁锂电池无此现象，自放电小；无记忆效应，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电，同时该电池快速充电特性优异，用专用充电器快充，半小时能充足95%左右。电池寿命终结后的处理问题，也值得我们关注，磷酸铁锂电池不含任何重金属与稀有金属，无毒，无污染，符合规定，为绝对的绿色环保电池，铅酸电池中存在着大量的铅，在其废弃后若处理不当，将对环境构成二次污染，而磷酸铁锂材料无论在生产及使用中，均无污染。

总体而言，磷酸铁锂作为锂电池的新一代材料，正以其安全性绝对可靠、循环寿命超长、充放电平台稳定等优点受到全球动力电池专家的大力推崇，无愧为新一代电动车绿色动力的核心产品，随着其在电动公交车上实际应用的成功展示，也将逐步替代铅酸电池，在目前成都市民使用的电动自行车中得到广泛应用。