锂电池中的电解质是做什么的
来源：宝鄂实业
2019-10-20 12:06
点击量：次
你不需要找到更好的方法。近年来，随着人们对能量密度的追求，这一研究方向出现了“全血复活”的趋势，我们将在后面进行讨论。
为了在储能和释能过程中达到化学稳定性，即电池充放电循环的安全性和长寿命，我们需要一种电极材料，它在需要时是活性的，在需要时是稳定的。经过长期的研究和探索，已经发现了几种锂金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料等，作为电池正极或负极的活性材料，以上问题已经解决。如上图所示，磷酸铁锂的橄榄石结构也是一种非常稳定的阴极材料结构。在充放电过程中，锂离子不会引起晶格坍塌。此外，锂金属电池确实存在，但与锂离子电池相比，它们几乎可以忽略不计。技术的发展最终将服务于市场。
当然，在解决稳定性问题的同时，也带来了严重的“副作用”，即锂元素作为能量载体的比例大大降低，能量密度降低一个数量级以上，有得有失，顺其自然。
通常选用石墨或其他碳材料作为负极的活性材料，也符合上述原理。要求是良好的能源载体，相对稳定，储量相对丰富，便于大规模制造。碳元素是一个相对最优的解决方案。当然，这不是唯一的解决办法。阳极材料的研究非常广泛，将在后面讨论。
电解质是做什么的？一般来说，游泳池里的“水”允许锂离子自由游泳。因此，离子导电率要高（游泳的阻力小），电子导电率要小（绝缘），化学稳定性要好（稳定性压倒性），热稳定性要好（都是为了安全），电位窗口要宽。基于这些原理，经过长期的工程探索，人们发现了由高纯有机溶剂、电解液锂盐、必要的添加剂等原料在一定条件下按一定比例制成的电解质。有机溶剂包括PC（碳酸丙烯酯）、EC（碳酸乙烯酯）、DMC（碳酸二甲酯）、DEC（碳酸二乙酯）、EMC（碳酸乙酯）等材料。电解液锂盐有lipf6、libf4等材料。
增加隔离膜，防止正负材料直接接触。我们希望使电池尽可能小，储存尽可能多的能量，因此正负极之间的距离越来越小，短路成为一个巨大的风险。为了防止正负材料短路，导致能量的剧烈释放，必须用一种材料将正负电极“隔离”，这就是隔离膜的起源。隔离膜需要有良好的离子通过性，主要是为锂离子打开通道，使其能够自由通过，同时又是电子的绝缘体，从而实现正负极的绝缘。目前市场上主要有单层pp、单层pe、双层pp/pe、三层pp/pe/pp复合膜。
锂离子电池的完整材料构成
除了上面提到的4种主要材料之外，要想把锂离子电池从实验室的一个“实验品”变成一个可以商业化应用的产品，还需要其他一些不可或缺的材料。
我们先看电池的正极，除了活性物质之外，还有导电剂和粘结剂，以及用作电流载体的基体和集流体(正极通常是铝箔)。粘结剂要把作为活性物质的锂金属氧化物均匀的“固定”在正极基带上面，导电剂则要增强活性物质与基体的电导率，以达到更大的充放电电流，集流体负责充当电池内外部的电荷转移桥梁。
负极的构造与正极基本相同，需要粘结剂来固定活性物质石墨，需要铜箔作为基体和集流体来充当电流的导体，但因为石墨本身良好的导电性，所以负极一般不添加导电剂材料。
除了以上材料外，一个完整的锂离子电池还包括绝缘片、盖板、泄压阀、壳体(铝，钢，复合膜等)，以及其他一些辅助材料。
