鋰離子電池電解液的類型

1.液態鋰離子電池電解質

電解液的選擇對鋰離子電池的性能有很大的影響。它必須具有良好的化學穩定性功能，特別是在高電位和高溫環境下不易分解，具有高離子導電性(>10-3S/cm)，并且關于陽極和陰極材料必須是惰性的，不能侵入和衰變它們。

由于鋰離子電池的充放電電勢大，正極材料中鋰的化學活性高，因此選擇有機化合物代替水作為電解質是很有必要的。但是，有機離子的導電性并不好，所以在有機溶劑中加入可溶的導電鹽之前，離子的導電性。

現在鋰離子電池是第一次使用液體電解質，其溶劑是無水的有機，如EC,PC,DMC,DEC，大多數選擇的混合溶劑，如EC/DMC和PC/DMC。導電鹽有LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6等。其電導率為LiAsF6>LiPF6>LiClO4>LiBF6。LiClO4氧化性高，易發生爆炸等安全問題，一般局限于實驗研究。LiAsF6離子具有導電性高、易純化、穩定性好等優點，但其含有毒性As，應用范圍有限。LiBF6的化學和熱穩定性不佳，導電性不高。雖然LiPF6會發生分解反應，但是它的離子電導率很高，所以現在鋰離子電池基本上都是使用iPF6。LiPF6的EC/DMC是商用鋰離子電池中應用最廣泛的電解液，具有較高的離子電導率和良好的電化學穩定性。

2.固態電解質

金屬鋰直接用作負極材料具有很高的可逆容量，其理論容量可達3862mAhg-1，是石墨材料的十倍以上，價格也較低，被認為是新一代鋰離子電池負極材料中最具吸引力的，但會出現枝晶鋰。利用固體電解質作為離子導電可以抑制枝晶鋰的生長，使金屬鋰作為陽極材料成為可能。此外，使用固體電解質可以防止液體電解質泄漏的缺點，并且電池可以制成更薄(0.1mm厚)、更高的能量密度、更小的高能電池。損傷試驗表明，固體鋰離子電池具有很高的安全性能。電解液鋰離子電池在經過擊穿、加熱(200℃)、短路、過充(600%)等損傷試驗后，會出現漏液、爆炸等安全問題，而固體電池除了內部溫度略有升高(<20℃)外，沒有其他安全問題。該固體聚合物電解質具有良好的柔韌性、成膜性、穩定性和低成本等特點，既可作為正極與負極之間的間隙，又可作為離子轉移的電解質。

固體聚合物電解質一般可分為干固體聚合物電解質(SPE)和凝膠聚合物電解質(GPE)。SPE固體聚合物電解質仍重要以聚氧乙烯(PEO)為基礎，其缺點是離子電導率低，在100℃時只能達到10-40cm。在SPE中，離子傳導重要發生在非晶區，通過聚合物鏈的運動進行傳導。PEO的分子鏈具有較高的規律性，容易結晶，結晶會降低離子電導率。因此，可以通過降低聚合物的結晶度和正向鏈的流動性，以及降低導電鹽在聚合物中的溶解度來獲得正向離子電導率。通過接枝、嵌段、交聯、共聚等方法破壞了聚合物的結晶功能，使聚合物的離子電導率明顯提高。除了參加無機復合鹽還可以提高離子電導率。在固體聚合物電解質中，具有高介電常數和低相對分子質量的液體有機溶劑，如PC，可以大大提高導電鹽的溶解度。所形成的電解液為GPE凝膠聚合物電解液，在室溫下具有很高的離子電導率，但在使用過程中會因液體的演化而失效。凝膠聚合物鋰離子電池已經實現了商業化。