锂电池电解液的主要成分和用量计算

2019-05-16      3634 次浏览

电解液作为锂电池的重要组成部分对前进锂离子电池的循环功用、能量密度,起着不可代替的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等利益的保证,锂电池电解质的市场前景非常广泛。今天小编就来说说锂电池电解液主要成分和用量计算方法。

锂电池电解液主要成分构成

锂电池电解液主要由三部分组成,主要为溶剂、锂盐、添加剂。在这些组成成分之中,添加剂虽然添加的量与其他成分相比还是较少的,但一份电解液中可添加的添加剂种类是最多的。

溶剂

溶剂在电解液中的作用主要是用来溶解锂盐的。电解液中的溶剂主要有环状碳酸酯(PC、EC);链状碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯类(MF、MA、EA、MA、MP等)。

锂盐

优质的锂盐对于锂电池的能量密度、功率密度、宽电化学窗口、循环寿命、安全性能等方面都有着较大的影响。锂盐中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等。

添加剂

添加剂的种类众多,不同的添加剂有着不同的作用,虽然添加的分量较少,但对于锂电池的性能效果有着不同的影响。添加剂的种类主要有成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂。

锂电池电解液成分常见的三种类型

1.碳酸乙烯酯:分子式C3H4O3

透明无色液体(>35℃),室温时为结晶固体.沸点:248℃/760mmHg,243-244℃/740mmHg;闪点:160℃;密度:1.3218;折光率:1.4158(50℃);熔点:35-38℃;本品是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶剂。在电池工业上,可作为锂电池电解液的优良溶剂。

2.碳酸丙烯酯:分子式C4H6O3

无色无气味,或淡黄色透明液体,溶于水和四氯化碳,与***,丙酮,苯等混溶。是一种优良的极性溶剂。本产品主要用于高分子作业、气体分离工艺及电化学.特别是用来吸收天然气、石化厂合成氨原料其中的二氧化碳,还可用作增塑剂、纺丝溶剂、烯烃和芳烃萃取剂等。

3.碳酸二乙酯:分子式CH3OCOOCH3

无色液体,稍有气味;蒸汽压1.33kPa/23.8℃;闪点25℃,熔点-43℃;沸点125.8℃;溶解性:不溶于水,可混溶于醇、酮、酯等多数有机溶剂,主要用途:用作溶剂及用于有机合成。

锂电池电解液用量的计算

锂电池是由正、负极极片,隔膜,电解液以及壳体极耳等辅助材料组成的。电池极片涂层可看成一种复合材料,主要由三部分组成:(1)活物质颗粒;(2)导电剂和黏结剂相互混合的组成相;(3)孔隙,需要填满电解液。隔膜也是多孔结构的,一方面,隔绝电子,另一方面孔隙需要填充电解液允许锂离子通过。

锂电池的电解液量主要就是需要填充满极片和隔膜里面的孔隙,孔隙体积就是电解液用量体积,即:

锂电池电解液体积=正极片孔隙体积+负极片孔隙体积+隔膜孔隙体积

而极片和隔膜的孔隙体积计算方法为:

极片的孔隙体积=(每片极片涂层的长×宽×厚)×片数×孔隙率

隔膜的孔隙体积=隔膜的面积×厚度×孔隙率

考虑到除了电芯之外,壳体内部的空间还有没有被填充的剩余空间(这些空间也可以根据电池设计计算出来),这些地方也会残存电解液,即:

实际锂电池电解液量=所有孔隙体积+残存电解液体积

硬壳电池残存体积较多,实际电解液用量比理论值大很多,软包电池内部剩余空间一般,残存电解液量适量,圆柱电池内部空间利用率高,残存电解液量少。

隔膜的厚度和孔隙率材料厂家会提供,比如厚度25微米,孔隙率49%。根据电芯设计或者直接拆解锂电池测量可以隔膜的长度和宽度,计算出隔膜面积,这样隔膜需要的电解液量就可以计算出来。

以上就是锂电池电解液主要成分和用量计算方法,电解液作为锂离子电池的血液,承担着运输锂离子的重任,它质量的好坏,将直接影响锂电池的性能,同时也在一定程度上影响锂离子电池的安全性。

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