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鋰離子電池電解液材料及生產工藝詳解

鋰離子電池電解液材料及生產工藝詳解

  • 分類▩↟·╃:技術研發
  • 作者▩↟·╃:
  • 來源▩↟·╃:
  • 釋出時間▩↟·╃:2017-11-24 14:45
  • 訪問量▩↟·╃:

【概要描述】液體電解液生產工藝---流程圖 電解液生產工藝---精餾和脫水 對於使用的有機原料分別採取精餾或脫水處理以達到鋰電池電解液使用標準↟☁│。 在精餾或脫水階段₪☁₪╃╃,需要對有機溶劑檢測的專案有▩↟·╃:純度✘·╃✘、水分✘·╃✘、總醇含量↟☁│。 液體電解液生產工藝---產品罐 在對有機溶劑完成精餾或脫水後₪☁₪╃╃,檢測合格後經過管道進入產品罐✘·╃✘、等待使用↟☁│。根據電解液物料配比₪☁₪╃╃,在產品罐處透過電子計量準確稱取有機溶劑↟☁│。如果產品罐中的有機溶劑短時間未使用

鋰離子電池電解液材料及生產工藝詳解

【概要描述】液體電解液生產工藝---流程圖 電解液生產工藝---精餾和脫水 對於使用的有機原料分別採取精餾或脫水處理以達到鋰電池電解液使用標準↟☁│。 在精餾或脫水階段₪☁₪╃╃,需要對有機溶劑檢測的專案有▩↟·╃:純度✘·╃✘、水分✘·╃✘、總醇含量↟☁│。 液體電解液生產工藝---產品罐 在對有機溶劑完成精餾或脫水後₪☁₪╃╃,檢測合格後經過管道進入產品罐✘·╃✘、等待使用↟☁│。根據電解液物料配比₪☁₪╃╃,在產品罐處透過電子計量準確稱取有機溶劑↟☁│。如果產品罐中的有機溶劑短時間未使用

  • 分類▩↟·╃:技術研發
  • 作者▩↟·╃:
  • 來源▩↟·╃:
  • 釋出時間▩↟·╃:2017-11-24 14:45
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詳情

液體電解液生產工藝---流程圖 


電解液生產工藝---精餾和脫水 


對於使用的有機原料分別採取精餾或脫水處理以達到鋰 電池電解液使用標準↟☁│。 
在精餾或脫水階段₪☁₪╃╃,需要對有機溶劑檢測的專案有▩↟·╃:純 度✘·╃✘、水分✘·╃✘、總醇含量↟☁│。 


液體電解液生產工藝---產品罐 


在對有機溶劑完成精餾或脫水後₪☁₪╃╃,檢測合格後經過管道 進入產品罐✘·╃✘、等待使用↟☁│。
根據電解液物料配比₪☁₪╃╃,在產品罐處透過電子計量準確稱 取有機溶劑↟☁│。

如果產品罐中的有機溶劑短時間未使用₪☁₪╃╃,需要再次對其 進行純度✘·╃✘、水分✘·╃✘、總醇含量的檢測₪☁₪╃╃,繼而根據生產的需 要準確進入反應釜↟☁│。 

體電解液生產工藝---反應釜 


依據物料配比和加入先後順序₪☁₪╃╃,有機溶劑依次加入反應 釜充分攪拌✘·╃✘、混勻₪☁₪╃╃,然後透過鋰鹽專用加料口或手套箱 加入所需的鋰鹽和電解液新增劑↟☁│。 
在加入物料開始到結束,應控制反應釜的攪拌速度✘·╃✘、釜 內溫度等↟☁│。不同的物料配比攪拌混勻的時間不同₪☁₪╃╃,但都 必須使電解液混合均勻₪☁₪╃╃,此時對電解液檢測的專案有▩↟·╃: 水分✘·╃✘、電導率✘·╃✘、色度✘·╃✘、酸度 


液體電解液生產工藝---灌裝 


經檢測合格的液體電解液被灌入合格的包裝桶₪☁₪╃╃,充入 氬氣保護₪☁₪╃╃,最終進入倉庫等待出廠↟☁│。
由於電解液自身的物理✘·╃✘、化學性質等因素₪☁₪╃╃,入庫的電 解液應在短時間內使用₪☁₪╃╃,防止環境等因素導致電解液 的變質


液體電解液---使用注意事項 


電解液桶有氬氣保護₪☁₪╃╃,有一定壓力₪☁₪╃╃,在使用中切勿拆卸 氣相閥頭和液相閥頭₪☁₪╃╃,也不允許隨意按下快開接頭的凸 頭₪☁₪╃╃,以免造成洩漏或其它危險↟☁│。接管時一定要戴防護眼 罩₪☁₪╃╃,使用時一定要使用專用快開接頭 
檢測合格的電解液建議一次性用完₪☁₪╃╃,開封的電解液很容 易因為沒有氣氛保護等原因而變質₪☁₪╃╃,請客戶在使用過程 中注意及時充入氬氣保護₪☁₪╃╃,防止變色 電解液不建議使用玻璃器皿盛放₪☁₪╃╃,玻璃的主要成分是氧 化矽₪☁₪╃╃,氧化矽和氫氟酸反應生成腐蝕性✘·╃✘、易揮發的氣體 四氟化矽₪☁₪╃╃,此氣體有毒會對人造成傷害 
– 現場可以使用的電解液容器和管道材料包括▩↟·╃:不鏽鋼✘·╃✘、 塑膠PP/PE✘·╃✘、四氟乙烯等
– 本產品對人體有害₪☁₪╃╃,有輕微刺激和麻醉作用↟☁│。使用過程 中避免身體直接接觸 


液體電解液的組成 


有機溶劑 
鋰鹽 
新增劑 


有機溶劑---有機溶劑的選擇標準


有機溶劑對電極應該是惰性的₪☁₪╃╃,在電池的充放電過程中 不與正負極發生電化學反應
較高的介電常數和較小的黏度以使鋰鹽有足夠高的溶解 度₪☁₪╃╃,從而保證高的電導率
熔點低✘·╃✘、沸點高₪☁₪╃╃,從而使工作溫度範圍較寬 
與電極材料有較好的相容性₪☁₪╃╃,即電極能夠在電解液中表 現出優良的電化學效能
電池迴圈效率✘·╃✘、成本✘·╃✘、環境因素等方面的考慮 


液體電解液的組成---有機溶劑 


碳酸酯 
醚 
含硫有機溶劑
其它 


有機溶劑---碳酸酯 


碳酸酯類溶劑具有較好的電化學穩定性且熔點較低₪☁₪╃╃,在 鋰離子電池中得到廣泛的使用↟☁│。碳酸酯類的溶劑就其結 構而言₪☁₪╃╃,主要分為兩類▩↟·╃:

環狀碳酸酯 PC和EC 

鏈狀碳酸酯 DMC✘·╃✘、EMC✘·╃✘、DEC 

有機溶劑---醚 


醚類有機溶劑黏度較小₪☁₪╃╃,但是醚類性質活潑₪☁₪╃╃,抗氧化 性不好₪☁₪╃╃,故不常用作鋰離子電池電解液的主要成分₪☁₪╃╃, 一般做為碳酸酯的共溶劑或新增劑來提高電解液的電 導率↟☁│。醚類溶劑就其結構而言₪☁₪╃╃,也可以分為兩類▩↟·╃:

環狀醚 THF 
鏈狀醚 DME 


有機溶劑---含硫有機溶劑 


鋰離子電池所使用的含硫有機溶劑主要有兩類₪☁₪╃╃,分別 是▩↟·╃:
碸類 DMSO和EMS 
亞硫酸酯 ES 和PS 


有機溶劑---其它 


羧酸酯類
氟代✘·╃✘、氯代的碳酸酯


有機溶劑---常見的有機溶劑

 

有機溶劑

沸點/℃

熔點/℃

黏度

相對介電常數

EC

248

39

1.86

89.6

PC

241.7

-42.9

2.530

64.4

DMC

90

3

0.59

3.1

EMC

108

-55

0.65

2.9

DEC

127

-43

0.75

2.8

MPC

130

-43

0.78

2.8

DMSO

189

18.4

1.991

42.5

GBL

206

-42

1.751

39.1

 

鋰鹽---選擇鋰鹽的標準


在有機溶劑中有足夠高的溶解度₪☁₪╃╃,以保證電解液具有較高的電導率 陰離子具有較高的氧化和還原穩定性₪☁₪╃╃,在電解液中穩定
性好₪☁₪╃╃,還原產物有利於電極鈍化膜的形成
具有較好的環境親和性₪☁₪╃╃,分解產物對環境汙染小
易於製備和純化₪☁₪╃╃,生產成本低

液體電解液的組成---鋰鹽


無機鋰鹽
有機鋰鹽
新型的硼酸鋰鹽



無機鋰鹽---LiClO4


構成的電解液電導率較高₪☁₪╃╃,熱穩定性強₪☁₪╃╃,但是結構中的氯處在最高價態₪☁₪╃╃,使陰離子具有較強的氧化性₪☁₪╃╃,在高溫等條件下容易與有機溶劑發生強烈反應₪☁₪╃╃,帶來安全隱患↟☁│。

無機鋰鹽---LiAsF


是一種效能優良的鋰鹽₪☁₪╃╃,與醚類有機溶劑構成的電解液具有非常高的電導率₪☁₪╃╃,但是它的還原產物含有劇毒As₪☁₪╃╃,具有致癌作用₪☁₪╃╃,環境汙染嚴重且價格偏高↟☁│。

無機鋰鹽---LiBF4


由於BF4半徑較小₪☁₪╃╃,容易締合₪☁₪╃╃,形成電解液的電導率較小因而很少使用↟☁│。
在高溫✘·╃✘、低溫情況下₪☁₪╃╃,LiBF4的電化學效能會比LiPF6✘·╃✘、LiAsF6優異↟☁│。

無機鋰鹽---LiPF6


由於PF6的締合能力較差₪☁₪╃╃,形成LiPF6電解液的電導率較大₪☁₪╃╃,高於其它所有無機鋰鹽↟☁│。此外它的電化學穩定性強₪☁₪╃╃,陰極的分解電壓達5.1V₪☁₪╃╃,遠高於鋰離子電池要求的4.2V₪☁₪╃╃,且不腐蝕鋁集流體↟☁│。
LiPF6的熱穩定性不如其它鋰鹽₪☁₪╃╃,即使在高純狀態下也能發生分解↟☁│。例如在80 ℃可能發生分解

LiPF6→LiF+PF5


生成的氣態PF5具有較強的路易斯酸性₪☁₪╃╃,會與溶劑分子中氧原子上的孤電子對作用使溶劑發生分解反應ROCOOR+PF5→RF+R1OR2+烯烴+CO2


有機鋰鹽


常見的有機鋰鹽LiCF3SOLiN(CF3SO2)2LiC(SO2CF3)3
一般具有較大的半徑₪☁₪╃╃,電荷分佈比較分散₪☁₪╃╃,電子離域化作用強₪☁₪╃╃,這樣可以減小鋰鹽的晶格能₪☁₪╃╃,消弱正負離子之間的相互作用₪☁₪╃╃,增大溶解度₪☁₪╃╃,同時也有助於熱穩定性和電化學效能的提高↟☁│。
– 但是它們都會在一定的電壓條件下腐蝕鋁集流體₪☁₪╃╃,因此限制了它們的使用↟☁│。

新型的硼酸鋰鹽LiBOB


LiBOB中硼原子同具有強烈吸電子能力的草酸根中的氧原子相連₪☁₪╃╃,電荷分佈比較分散₪☁₪╃╃,使得它的電化學穩定性較好↟☁│。
LiPF6相比₪☁₪╃╃,LiBOB在第一次充放電過程中不可逆容量較低₪☁₪╃╃,50℃高溫下的迴圈效能比較優越₪☁₪╃╃,形成的鈍化膜更加有利於抑制石墨的剝離↟☁│。„
LiBOB在有機溶劑中的溶解度不高且純化較難

新增劑一般具有以下特點


較少用量即能改善電池的一種或幾種效能
對電池效能無副作用
與有機溶劑有較好的相溶性
價格相對較低
無毒性或毒性較小
不與電池中其它材料發生副反應

常見新增劑的型別


負極的成膜新增劑
過充保護的新增劑
阻燃新增劑
提高電導率的新增劑
高低溫效能新增劑

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