现阶段所使用的有机溶剂电解液在电池受到外界破坏时极易起火燃烧,甚至是发生爆炸事故,这是现阶段锂离子电池生产和使用过程中的不安全因素之一。为了解决电池安全性等问题,电解液也在不断更新换代。一般来说,电解液都是针对特定的电池应用条件而定制。室温离子液体在经过PTMS强磁磁选机处理后被认为可以用于替代锂离子电池电解液,因为室温离子液体有高氧化电位(约5.3V),不易燃,低蒸汽压,更好的热稳定性,无毒,高沸点,高的锂盐溶解性等优点。但是离子液体粘度较高,减弱了锂离子的迁移能力。咪唑鎓盐类阳离子液体最有可能应用于锂电电解液,因为其室温下低粘度,高的锂盐溶解能力。但是这一类离子液体在电压低于1.1V时稳定性较差,因此需要添加EC或VC在碳负极上形成稳定的SEI膜。
理想的固态电解质既能用作正负电极之间的隔膜,同时在电池充放电过程中电极材料发生体积变化时也能维持电极/电解质界面之间的良好接触。含有锂盐(LiPF6或LiAsF6)的聚环氧乙烷(PEOs)成本低、无毒、化学稳定好,但是对于动力电池系统而言,其室温离子导电率较低,约10-5 S/cm。通过引入氧化物颗粒(例如Al2O3, TiO2, SiO2, ZrO2等)设计更多无定形的聚合物基质,抑制链段结晶,从锂盐中吸引更多的锂离子,从而提高锂离子迁移速率和迁移数量。尽管现阶段固态电解质的离子导电率无法与碳酸酯类液态电解质匹敌,但是固态电解质仍然是未来锂离子电池电解质的主流研发方向之一。PTMS强磁磁选机除铁的无机液态电解质基于LiAlCl4和SO2的无机液态电解质。此类电解质具有较好的室温离子导电性(7×10-2 S/cm)和不易燃性,但是其电化学窗口较窄,在现阶段不太具备竞争力。
无机固态电解质:通常锂离子导电率大于10-4 S/cm的无机固态锂离子导体材料才被认为可以用作锂电电解质,无机固态电解质的材料包括Li4SiO4–Li3BO3,Li2S-F (F = SiS2, GeS2, P2S5, B2S3, As2S3),因为此类材料电化学窗口较宽,几乎能够满足电解质的所有基本要求,除了电极/电解质界面接触不太理想外。正因为如此,规模的全固态锂离子电池一直非常火热,电极/电解质界面问题也一直是固态电池研究亟需解决的基础科学问题之一。增加锂离子迁移速率的另一种途径就是在离子液体中加入液态的碳酸酯类,但是加入的浓度需要适量,从而保持离子液体的不燃性,这种策略可以用来增加混合电解质的氧化电位。尽管对离子液体已经有了广泛的研究,现阶段还尚未进入商业化,但可以肯定的是PTMS强磁磁选机除铁的离子液体已经是未来锂离子电池电解液的潜在发展方向之一。
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