13.`如何基于LiPF6盐制备高浓度氟代电解液？ 动力电池 锂电池材料技术.pdf

2018/9/12 旺材锂电 - 微信公众平台 【电解液】如何基于LiPF6盐制备高浓度氟代电解液？ 关键词：电解液；锂电池；技术干货；新能源 整理 ◎ 旺材钴锂 网 拔 开 导读 通常情况下，电解液都会加入EC作为溶剂，EC溶剂在充放电过程中分解生成具备锂离子导电性和电子绝缘性的SEI膜，从而使其相对于石墨 能够界面稳定。但是，EC也很容易导致电池产气，因此研究团队选择了DMC替代EC作为溶剂，LiPF6作为锂盐，并研究了1M-4.2M不同锂 盐浓度的电解液。 很多人都认为高能量密度电池的研发最重要的是安全、稳定、高比能的正负极材料，但事实上，很多高比能材料无法运用的原因其实是找不到满 足高电压、高安全的电解液。 目前对于高压电解液的主流做法是在碳酸酯中加入高电压添加剂，来获得4.35-4.4V的电解液，日本宇部、三菱、三井和国内的国泰华荣、新宙 邦等大型电解液公司均有量产产品。但随着对电压和安全性的要求越来越高，传统通过电解液功能添加剂的方法已经无法满足新一代高比能动力 电池的要求。 在这样的背景下，固态电池成为了全球研发的热点。但全固态电池的制备工艺、固体电解质成本和全固态电池制作成本等都严重制约了其产业 化。 因此，中国科学院宁波材料所的研究团队的开始致力于在不改变现有电池工艺前提下，研发一款介于有机液体电解质和全固态电解质之间的电解 液。结合前期的研究基础，研究团队自2014年开始布局基于LiPF6盐高浓度电解液研发。 /s?__biz=MzI0ODc5NTQ4NQ tempkey=OTc0XzJPVTc4NFhKcmphZi9BK2RjQ1lYTmFEY05BVkJDT1ItSHU2cmEteXRnYUFEUVA5VF9nZUc1Q2lCVVgwVmJid3pQTFo3MGhuRHpWZ1k3… 1/5 2018/9/12 旺材锂电 - 微信公众平台 在近日的一次论坛上，来自中国科学院宁波材料所动力锂电池工程实验室的夏永高就“基于LiPF6盐高浓度电解液方面的研发进展”进行了主题分 享。 基于LiPF6盐的高浓度电解质体系 通常情况下，电解液都会加入EC作为溶剂，EC溶剂在充放电过程中分解生成具备锂离子导电性和电子绝缘性的SEI膜，从而使其相对于石墨能够 界面稳定。但是，EC也很容易导致电池产气，因此研究团队选择了DMC替代EC作为溶剂，LiPF6作为锂盐，并研究了1M-4.2M不同锂盐浓度的 电解液。 该研究分为三个阶段，第一阶段，主要是分子结构的设计，提高电池的高电压性能和安全性；第二阶段主要是在加入稀释溶剂来改善高浓度电解 液与隔膜的润湿性；第三个阶段主要是发展了高浓度氟代电解液，进一步去提升电池性能。 第一阶段：通过分子结构设计来提高电池的高电压性能和安全性。 研究表明，随着锂盐浓度的增加, 离子电导率首先增加，然后减小。在可燃性方面，当锂盐浓度提高到3M时，电解质便不能被点燃。抑制的易燃 性可能部分来自于P和F元素的协同作用，同时部分来自于其特殊的溶剂结构，可以防止溶剂挥发。在电压窗口方面，对于1M电解质，在电极电 位高于4.0 V与Li /Li +的电极电位下观察到电流，通过提高锂盐浓度，电解液的电化学稳定窗口变宽，高浓度下的电解液在6 V 以下无明显氧化 分解。 1、不同锂盐浓度对电解液中微观化学结构的影响 此外，采用红外、拉曼及核磁来分析不同锂盐浓度电解液结构，可以明显的看出随着电解液浓度的增加各种谱图中溶剂的特征峰都发生了明显的 位移，说明电解液中微观化学结构发生了变化，尤其是锂离子和溶剂分子间的配位状态发生明显改变。 在典型的低浓度电解液中，Li +离子被大量的DMC分子包围。通常，在主要溶剂鞘中有四个DMC分子与一个Li +离子相配位。未配位的溶剂被 认为是占主导地位。随着锂盐浓度的增加，每个L