提高锂电池电解液低温性能的方法有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-10-15 21:00
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电解液作为锂离子电池的重要组成部分，不仅决定着锂离子在液相中的迁移率，而且参与了sei膜的形成，对sei膜的性能起着关键作用。低温下，电解液粘度增大，电导率降低，sei膜阻抗增大，电解液与正负极材料的相容性变差，大大降低了电池的能量密度和循环性能。
目前，提高电解液低温性能的方法有两种：
（1）通过优化溶剂组成和使用新的电解质盐，可以提高电解液的低温电导率。
（2）采用新的添加剂改善sei薄膜的性能，有利于li+在低温下的导电。
一。优化溶剂组成
电解液的低温性能主要取决于其低温共熔点。如果熔点过高，电解液在低温下容易结晶析出，严重影响电解液的导电性。碳酸乙烯酯（ec）是电解液的主要溶剂组分，但其熔点为36℃，在低温下，其在电解液中的溶解度降低甚至析出，对电池的低温性能有很大影响。通过添加低熔点、低粘度组分，降低溶剂ec含量，可以有效降低电解液的低温粘度和共熔点，提高电解液的电导率。
Kasprzyk等人通过将EC和聚乙二醇二甲醚混合制得非晶态电解质。只有在-90℃附近出现玻璃化转变温度点，大大改善了电解液的低温性能。在-60℃时，其电导率仍达到0.014ms·cm-1，为锂离子电池在极低温下的使用提供了良好的性能。很好的解决方案。
链羧酸酯溶剂具有较低的熔点和粘度，介电常数适中，对电解液的低温性能有良好的影响。Dong等人以乙酸乙酯（ea）为共溶剂，双氟甲基磺酸锂为电解质盐。电解液的理论熔点和沸点分别达到-91℃和81℃。结果表明，以有机电极为正极，以1,4,5,8-萘二酸酐为聚酰亚胺，即使在-70℃的极低温度下，电解液的离子导电率也能达到0.2ms·cm-1，在-70℃的室温下电池仍有70%的容量负极。
斯马特等人。采用链羧酸盐作为电解液助溶剂，对改善电池低温性能进行了大量的研究。结果表明，乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯和丁酸甲酯共溶剂可以改善电解液的低温电导率，大大改善电池的低温性能。
新型电解质盐
电解质盐是电解液的重要组成部分之一，也是获得优良低温性能的关键因素。目前，商用电解液盐是六氟磷酸锂，所形成的sei膜阻抗大，导致其低温性能差，开发新型锂盐迫在眉睫。四氟硼酸锂离子半径小，易缔合，电导率低于lipf6，但低温下电荷转移阻抗小，作为电解质盐具有良好的低温性能。
添加剂
sei薄膜对电池的低温性能有重要影响。它是一种离子导体和电子绝缘体，是li+从液相到达电极表面的通道。低温下，sei膜的电阻增大，li+在sei膜中的扩散速率急剧下降，使电极表面电荷积累加深，导致石墨嵌锂能力下降，极化增强。通过优化sei膜的组成和形成条件，提高sei膜的低温离子导电性，有利于提高电池的低温性能。因此，开发低温性能优异的成膜添加剂是目前的研究热点。
综上所述，电解液的电导率和成膜阻抗对锂离子电池的低温性能有重要的影响。对于低温型电解液，应从电解液溶剂体系、锂盐和添加剂三方面综合进行优化。对于电解液溶剂，应选择低熔点、低黏度和高介电常数的溶剂体系，线性羧酸酯类溶剂低温性能优异，但其对循环性能影响较大，需匹配介电常数高的环状碳酸酯如EC、PC共混使用；对于锂盐和添加剂，主要从降低成膜阻抗方面考虑，提高锂离子的迁移速率. 另外，低温下适当提高锂盐浓度能提高电解液的电导率， 提高低温性能。
综上所述，电解液的电导率和成膜阻抗对锂离子电池的低温性能有重要的影响。对于低温型电解液，应从电解液溶剂体系、锂盐和添加剂三方面综合进行优化。对于电解液溶剂，应选择低熔点、低黏度和高介电常数的溶剂体系，线性羧酸酯类溶剂低温性能优异，但其对循环性能影响较大，需匹配介电常数高的环状碳酸酯如EC、PC共混使用；对于锂盐和添加剂，主要从降低成膜阻抗方面考虑，提高锂离子的迁移速率. 另外，低温下适当提高锂盐浓度能提高电解液的电导率， 提高低温性能。
