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电池专题

电解质在锂电池的设备中,承担着什么样的责任呢、

来源:宝鄂实业    2019-05-29 11:05    点击量:

根据电解质的形态特征,可以将电解质分为液体和固体两大类,它们都是具有高离子导电性的物质,在电池内部起着传递正负极之间电荷的作用。不同类型的电池采用不同的电解质,如铅酸电池的电解质都采用水溶液;而作为锂离子电池的电解液不能采用水溶液,这是由于水的析氢析氧电压窗口较小,不能满足锂离子高电压的要求。电解质是电池的主要组成之一,其功能与电池装置是无关的。电解质在锂电的设备中,承担着通过电池内部在正、负电极之间传输离子的作用。它对电池的容量、工作温度范围、循环性能及安全性能等都有重要的影响。由于其物理位置是在正负极电极的中间,并且与两个电极都要发生紧密联系,所以当研发出新的电极材料时,与之配套电解液的研制也需同步进行。在电池中,正极和负极材料的化学性质决定着其输出能量,对电解质而言,在大多数情况下,则通过控制电池中质量流量比,控制电池的释放能量速度。锂电正极活性物质的选择还有其特殊的要求,具体来说,锂电池正极材料的选择必须遵循以下十个原则。

①正极材料具有较大的吉布斯自由能,以便与负极材料之间保持一个较大的电位差,提供电池工作电压(高比功率)。
②锂离子嵌入反应时的吉布斯自由能改变AG小,即锂离子嵌入量大且电极电位对嵌入量的依赖性较小,这样确保锂电池工作电压稳定。
③较宽的锂离子嵌入/脱嵌范围和相当的锂离子嵌入/脱逸量(比容量大)。
④正极材料需有大的孔径“隧道”结构,以利在充放电过程中,锂离子在其中的嵌入/脱逸。
⑤锂离子在“隧道”中有较大的扩散系数和迁移系数,来保证大的扩散速率,并具有良好的电子导电性,以提高锂电池的最大工作电流。
⑥正极材料具有大的界面结构和多的表观结构,以增加放电时嵌锂的空间位置,提高其嵌锂容量。
⑦正极材料的化学物理性质均一,其异动性极小,以保证电池良好的可逆性(循环寿命长)。
⑧与电解液不发生化学或物理的反应。
⑨与电解质有良好的相容性,热稳定性高,来保证电池的工作安全。
⑩具有重量轻,易于制作适用的电极结构,以便提高锂电池的性价比。