锂电电解液及水关系华南锂电论坛.ppt

图6 TC-E208加与不加水的LSV曲线 加水后，LSV曲线出现较宽的峰， 对应水在此电位区间反应或分解。 2、水分的分解电位 3、稳定剂的种类 按作用原理可分为： 1）吸附型稳定剂。此类稳定剂能与H2O、HF分子或 PF6-形成氢键，研究较多的有：含有Si-N键的有机硅烷化合 物、乙缩醛化合物、含有C-N键或C=N双键的有机胺或亚胺类 化合物、呋喃类化合物等。 2）反应型稳定剂。主要是能俘获质子的碱性物质，如 Li2CO3、LiAlO2、Li2SO3、LiOH、Li2O及有机胺等。 其中，有机胺或亚胺类物质兼具吸附型和反应型稳定剂 的双重特点。 4、相关研究[11] 左晓希等人在实验中发现在电解液中添加乙胺和乙二胺等胺类物质能有效提高电池的循环性能，抑制水对电池性能的破坏作用，并通过理论计算乙胺、乙二胺研究了这类物质与水、HF分子的相互作用原理。 得出： （1）胺类物质都能与HF、H2O形成N···H-F(O)、F(O)···H-N或F(O)···H-C 稳定氢键； （2）因F的电负性比O大，HF与胺结合更稳定，胺类物质优先稳定HF； （3）乙二胺与HF、H2O结合的稳定性比乙胺强； （4）乙胺、乙二胺与HF(H2O)形成的最稳定构型均由F(O)···H-N或 F(O)···H-C氢键结合形成。 主要内容 锂离子电池中水的来源 水对电池的性能影响 抑制水的负面作用的几个途径 锂盐/水的稳定剂研究 新型组合稳定剂的开发 结论 1、添加稳定剂的电解液的存放实验 图7 添加稳定剂的电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况环境1：水分低于10ppm的手套箱；环境2：水分低于50ppm的手套箱；环境3：通风橱 *三种环境均为半敞开实验（即电解液瓶盖未盖紧存放） 添加稳定剂后，电解液存放水分有所上升，但酸度变化不大。 图7 电解液在高温环境中存放水分与酸度的变化情况 *两者均为密闭实验（即电解液瓶盖盖紧存放） 高温存放，加与未加稳定剂水分相差不大，但酸度区别很大，稳定剂能将电解液水分酸度稳定在较小的范围内，保持电解液不变质。 2、电解液的高温存放实验 图9 添加稳定剂的不同初始水分电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况 即使在电解液中注入一定量水或通风橱半敞开存放，稳定剂均能将电解液酸度控制在有效范围内。 3、初始水分高的电解液的存放实验 图9 稳定剂对锰酸锂电池循环性能的影响 添加稳定剂的锰酸锂电池循环性能较好，且随水分增大容量降低很小，说明稳定剂抑制了游离水和HF的存在，减少了Mn的溶解和对SEI膜的破坏，从而保证了电池循环性能。添加稳定剂的锰酸锂电池高温循环性能也大有改善。 4、稳定剂对锰酸锂电池性能影响 图10 稳定剂对钴酸锂电池循环性能的影响 水分含量的变化，电池的循环性能几乎不受影响，说明稳定剂在很多程度上消除了水对LiCoO2电池性能的影响。 5、稳定剂对钴酸锂电池性能影响 主要内容 锂离子电池中水的来源 水对电池的性能影响 抑制水的负面作用的几个途径 锂盐/水的稳定剂研究 新型组合稳定剂的开发 结论 电解液极易吸水，电解液在水分含量为10ppm的环境中存放10天后，水分含量大于80ppm，在水分含量为50ppm的环境中存放5天后，水分含量大于200ppm； 水易与锂盐反应，产生HF，从而影响电池的综合性能； 水在~2V(vsLi/Li+) 电位下发生分解反应； 开发锂盐/水的稳定剂能显著降低水对电池性能的影响，从而提高了电解液的抗干扰能力，降低了电解液对环境的要求，有利于动力锂离子电池的产业化。 [1] 参考文献 [1] 郭亚菊,杨立,王保峰.LiPF6电解液对水的稳定性研究[J]. 电源技术,2007,31(2):136-139 [2] 郑洪河.锂离子电池电解质[M].2007. [3]WANG X,YAGI Y, LEE Y S, et al. J Power Sources,2001,97-98:427-429； [4] JAEPHIL C,MICHAEL M T.J Electrochem Soc,1999,146(10):3577； [5] DU PASQUIER A,BLYR A,COURJAL P, et al. J Electrochem Soc, 1999,146(2):428-436； [6] M Y Saidi, F Gao, J Barker, et al. USP:5846673,1998； [7] Aurbach D. J Power Sources,2003,119:497； [8]K Takechi, T Shiga. USP:6235431,2001； [9]K Takech