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鋰電池電解液主要成分和用量計算方法

來源:存能電氣  日期:2019-05-15 09:21  瀏覽量:

  鋰電池電解液主要成分和用量計算方法。電解液作為鋰電池的重要組成部分對前進鋰離子電池的循環(huán)功用、能量密度,起著不可代替的作用,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等利益的保證,鋰電池電解質(zhì)的市場前景非常廣泛。今天存能電氣小編就來說說鋰電池電解液主要成分和用量計算方法。

  鋰電池電解液主要成分構(gòu)成

  鋰電池電解液主要由三部分組成,主要為溶劑、鋰鹽、添加劑。在這些組成成分之中,添加劑雖然添加的量與其他成分相比還是較少的,但一份電解液中可添加的添加劑種類是最多的。

  溶劑

  溶劑在電解液中的作用主要是用來溶解鋰鹽的。電解液中的溶劑主要有環(huán)狀碳酸酯(PC、EC);鏈狀碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯類(MF、MA、EA、MA、MP等)。

  鋰鹽

  優(yōu)質(zhì)的鋰鹽對于鋰電池的能量密度、功率密度、寬電化學(xué)窗口、循環(huán)壽命、安全性能等方面都有著較大的影響。鋰鹽中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等。

  添加劑

  添加劑的種類眾多,不同的添加劑有著不同的作用,雖然添加的分量較少,但對于鋰電池的性能效果有著不同的影響。添加劑的種類主要有成膜添加劑、導(dǎo)電添加劑、阻燃添加劑、過充保護添加劑、控制電解液中H2O和HF含量的添加劑、改善低溫性能的添加劑、多功能添加劑。

鋰電池電解液.jpg

  鋰電池電解液成分常見的三種類型

  1.碳酸乙烯酯:分子式C3H4O3

  透明無色液體(>35℃),室溫時為結(jié)晶固體.沸點:248℃/760mmHg,243-244℃/740mmHg;閃點:160℃;密度:1.3218;折光率:1.4158(50℃);熔點:35-38℃;本品是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶劑。在電池工業(yè)上,可作為鋰電池電解液的優(yōu)良溶劑。

  2.碳酸丙烯酯:分子式C4H6O3

  無色無氣味,或淡黃色透明液體,溶于水和四氯化碳,與***,丙酮,苯等混溶。是一種優(yōu)良的極性溶劑。本產(chǎn)品主要用于高分子作業(yè)、氣體分離工藝及電化學(xué).特別是用來吸收天然氣、石化廠合成氨原料其中的二氧化碳,還可用作增塑劑、紡絲溶劑、烯烴和芳烴萃取劑等。

  3.碳酸二乙酯:分子式CH3OCOOCH3

  無色液體,稍有氣味;蒸汽壓1.33kPa/23.8℃;閃點25℃,熔點-43℃;沸點125.8℃;溶解性:不溶于水,可混溶于醇、酮、酯等多數(shù)有機溶劑,主要用途:用作溶劑及用于有機合成。

  鋰電池電解液用量的計算

  鋰電池是由正、負極極片,隔膜,電解液以及殼體極耳等輔助材料組成的。電池極片涂層可看成一種復(fù)合材料,主要由三部分組成:(1)活物質(zhì)顆粒;(2)導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑相互混合的組成相;(3)孔隙,需要填滿電解液。隔膜也是多孔結(jié)構(gòu)的,一方面,隔絕電子,另一方面孔隙需要填充電解液允許鋰離子通過。

  鋰電池的電解液量主要就是需要填充滿極片和隔膜里面的孔隙,孔隙體積就是電解液用量體積,即:

  鋰電池電解液體積=正極片孔隙體積+負極片孔隙體積+隔膜孔隙體積

  而極片和隔膜的孔隙體積計算方法為:

  極片的孔隙體積=(每片極片涂層的長×寬×厚)×片數(shù)×孔隙率

  隔膜的孔隙體積=隔膜的面積×厚度×孔隙率

  考慮到除了電芯之外,殼體內(nèi)部的空間還有沒有被填充的剩余空間(這些空間也可以根據(jù)電池設(shè)計計算出來),這些地方也會殘存電解液,即:

  實際鋰電池電解液量=所有孔隙體積+殘存電解液體積

  硬殼電池殘存體積較多,實際電解液用量比理論值大很多,軟包電池內(nèi)部剩余空間一般,殘存電解液量適量,圓柱電池內(nèi)部空間利用率高,殘存電解液量少。

  隔膜的厚度和孔隙率材料廠家會提供,比如厚度25微米,孔隙率49%。根據(jù)電芯設(shè)計或者直接拆解鋰電池測量可以隔膜的長度和寬度,計算出隔膜面積,這樣隔膜需要的電解液量就可以計算出來。

  以上就是鋰電池電解液主要成分和用量計算方法,電解液作為鋰離子電池的血液,承擔(dān)著運輸鋰離子的重任,它質(zhì)量的好壞,將直接影響鋰電池的性能,同時也在一定程度上影響鋰離子電池的安全性。

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