锂电池电解液添加剂的最新研究进展

针对全球变暖、水平线上升等环境问题,为推进我国“碳达峰,碳中和”战略决策的部署,开发高容量、低成本、低污染的绿色可再生能源储能器件已成为迫在眉睫的任务,锂电池作为一种新型清洁能源存储转化装置具有高理论比容量、环境友好等优点,是现如今社会广泛使用的能源储备和转换器件,同时也是储能领域中的重点研究对象,其性能和可靠性至关重要。电解液添加剂在充放电过程中肩负着离子转移和电子传递的作用,对电池的电化学性能、安全性能和成本等方面具有重要影响。目前电解液添加剂在全部电解液中的质量占比约为5%,具有用量小、改良效果显著的特点。电解液添加剂的配比研究以及新型添加剂的研发与应用已经成为决定添加剂生产企业市场竞争力的核心技术之一。本文综述了锂电池电解液添加剂的研究进展,主要从添加剂的作用、分类和最新研究进展等方面进行阐述,并指出了未来研究的发展趋势和挑战。

锂电池电解液技术现状及发展趋势

本文首先阐述了锂电池电解液的工作原理,然后分析了当前电解液在安全性、稳定性、寿命等方面的现状,存在易燃易爆、镉离子污染、液泄漏等问题。接着,本文从研发无镉无极耳电解液、开发固态电解质、构建计算电化学模型、建立快速评价体系、推动产学研协同创新等角度提出了电解液技术的发展思路,以期提供理论依据为锂电池电解液技术的进一步优化升级。

高纯度锂电池电解液添加剂的合成工艺研究

当今世界正面临着“能源危机”和“环境污染”两大难题,碳酸亚乙烯酯的制备具有绿色、清洁并且可再生的性质,因此碳酸亚乙烯酯成为国内外的研究热点,受到广泛关注并成为研究开发锂电池电解液的重要方向且具有重要的现实意义。通过本项目的研究,可以形成一种低成本制备高纯度电解液的新方法,对于开发新型锂电池电解液,促进可再生、清洁能源的利用具有重要的理论与实际意义。

锂电池电解液废气特性及其治理技术研究进展

随着锂电池的大规模应用及其成本的快速下降,电池生产和使用量逐年成倍增加,废旧锂电池将呈现爆发式累积性增长趋势,其对环境的污染也不断加强。在生产以及回收拆解锂电池的过程中,会产生锂电池的电解液废气,其中主要成分为氟化物和挥发性有机物,具有易腐蚀、风量小且浓度大的特点,如不能及时处理,会对环境造成危害,因此采取措施进行处理极为必要。常规处理技术以吸收法、吸附法以及冷凝法等为主,文章对相关技术进行了总结分析,提出了未来处理的发展方向。

锂电池电解液电导率模型研究进展

本文从经典溶液模型、统计热力学模型、半经验模型和数理统计方法四个方面阐述了近年来国内外锂电池电解液溶液电导率模型的研究进展。锂电池电解液溶液的离子传输机理研究已逐渐从经典的溶液理论转向统计热力学理论,从分子和离子的微观参数出发建立高水平的热力学理论模型,以更好地理解微观结构和微观粒子相互作用。锂电池电解液溶液电导率的预测以及优化则从传统的半经验模型转向数理统计方法,从而以较小的试验规模、较短的试验周期和较低的试验成本,获得理想的试验结果以及得出科学的结论。

锂电池电解液池火火焰状态及其振荡频率特性研究

锂电池作为高效、清洁的新能源被广泛使用,然而在其使用过程中由于电池过热引发的电解液着火问题一直被广泛关注。本文以LBC305-01型电解液为燃料,分别针对6 cm、8 cm和10 cm直径的圆盘,开展不同电解液厚度(1 cm, 1.5 cm)的池火燃烧特性实验研究。通过对火焰状态、火焰振荡现象和火焰振荡频率的分析,结果认为火焰在沸腾阶段有明显的卷吸作用,且火焰呈现拉伸、膨胀、分离、破碎等周期性的振荡变化特性。基于傅里叶变换原理对火焰的振荡频率进行分析,得出电解液池火火焰的振荡频率与直径存在线性变换关系:f = 0.307D ? 0.5。

微反应器内环酯类锂电池添加剂合成研究进展

锂电池电解液添加剂是一类在锂电池中用量不大,但对改善锂电池高低温性能,提高使用寿命和循环次数等方面发挥重要作用的高附加值电子化学品。随着锂电池等下游应用长期向好地发展,添加剂的需求量不断增长,但传统的釜式反应器由于传递性能不佳导致产品质量稳定性较差且污染严重。微反应器在微米尺度对流体有着高效分散和混合的优势,能显著提高生产效率、降低生产成本,在锂电池添加剂合成方面受到越来越广泛的关注。本文结合微反应器优异的传递性能,系统综述了微反应器在环酯类锂离子电池电解液添加剂合成中的应用进展,并对添加剂的微化工合成领域的研究方向进行了展望。

砜类添加剂在锂离子电池电解液中的应用

介绍了3种砜类物质作为锂离子电池电解液中的功能添加剂,自组装三电极测试体系和商品电池,对电极体系进行了循环伏安分析,对商品电池进行循环性能测试和高低温性能测试,结果表明,3种砜类添加剂与锂离子电池正负极都有较好的相容性,在电解液中加入这三种砜类添加剂均能明显提高电池的循环性能和高低温性能。

锂离子电池电解液建设项目环境影响评价实例分析

以某锂离子电池电解液新建项目环境影响评价为例,通过研究项目中包含的具体工艺,分析了各个工艺过程可能产生的污染环节,对项目中可能产生的"三废"及噪声污染进行了预测和评价,并制定了相应的污染防治措施。以期为该行业其他项目的污染源分析及环保措施提供参考。

添加剂对锂离子电池电解液防过充保护的研究

作为锂离子电池的基本组成要素之一,电解液的基本特性直接影响着锂离子电池的循环特性、热稳定性和安全性。因此,利用添加剂来提高电解液的防过充能力成了改善电解液性能的重要方式。常用的添加剂主要有两类:氧化还原添加剂和电聚合添加剂。选取二甲氧基硝基苯类作为防过充添加剂。研究发现,该类添加剂的防过充能力好且具有很好的循环性能,能明显改善锂电池的循环性能和高低温性能。

地埋式一体化AO工艺处理锂离子电池电解液生产废水工程实例

针对废水有机成分复杂,且石油及氨氮浓度比较高等特点,某公司采用选用"地埋式一体化AO工艺"的方式进行处理。运行结果表明,在进水COD浓度为2000~5500 mg/L、进水石油类浓度为3300~8200mg/L时,其出水效果显著且各项指标均达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的三级排放标准。

锂离子电池充放电时电解液性能的分子动力学模拟

探究了锂离子在混合电解液中的微观结构,本文利用分子动力学模拟的方法建立了多元混合电解液溶剂EC-DMC-DEC(ethylene carbonate-dimethyl carbonate-diethyl carbonate)模型,计算分析了零电场以及加电场下电解液混合溶剂的性质.计算结果表明:无电场时,电解液中没有接触离子对(CIP-contact ion pairs)和离子聚集体(AGG-aggregates)的存在;而在6V电压下,任何浓度的电解液均存在CIP,降低了锂盐的溶解度.电场的存在使得电解液溶剂分子的偶极矩与电场方向相一致,溶剂分子排列有序,降低了溶剂的介电常数,促使CIP和AGG的形成以及锂离子配位数的减少.因此,破坏电场下溶剂分子的有序性、增强溶剂的介电性质对于降低电解液中的离子缔合、改善电解液的性能是至关重要的,这对于今后电解液配方的设计选择有着指导意义.

基于LiPF_6的锂离子电池电解液的发展现状

近年来随着社会的发展和科技的进步,锂离子电池已成为重要的主流动力电池之一。分别从溶剂和添加剂2个方面综述了基于LiPF6的锂离子电池电解液的发展现状,详细介绍了适用于锂离子电池电解液的溶剂和添加剂,应用于锂离子电池电解液的常用有机溶剂有碳酸酯类、醚类和羧酸酯类有机溶剂,添加剂以其作用目的区分,可分为SEI成膜添加剂、导电添加剂、稳定添加剂、控制水分和游离酸添加剂、抗过充添加剂、阻燃添加剂及浸润性添加剂等;展望了锂离子电池电解液的研究方向。

亚磷酸三苯酯——一种锂离子电池电解液稳定剂

以标题化合物为锂离子电池电解液添加剂,提高了锂离子电池电解液在贮存和高温条件下的色度稳定性。通过测定不同亚磷酸三苯酯添加量下电解液的色度及电导率,得出亚磷酸三苯酯的最佳添加量为0.2%。电化学测试结果表明,亚磷酸三苯酯的添加不影响锂离子电池的充放电及循环性能。

气相色谱-串联质谱法同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂的含量

建立了一种可同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂含量的气相色谱-串联质谱分析方法,以乙酸乙酯为萃取溶剂,超声萃取锂离子电池电解液中的有机磷阻燃剂,萃取液经浓缩、定容、过滤后进行气相色谱-串联质谱分析,外标法定量。结果显示,13种有机磷阻燃剂在一定浓度范围内线性良好,相关系数不低于0.999 3,方法的检出限(S/N=3)为0.3~30μg/kg,定量下限(S/N=10)为1~100μg/kg。在低、中、高3个加标水平下的平均回收率为80.4%~94.6%,相对标准偏差(RSD)为3.8%~10%。该方法简单快捷,灵敏度高,定量下限低,可满足锂离子电池电解液中有机磷阻燃剂含量日常检测需要。

微波辅助萃取-气相色谱/串联质谱法同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂的含量

建立了1种同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂含量的气相色谱/串联质谱分析方法,该方法以二氯甲烷/乙酸乙酯(1∶1,V/V)为萃取溶剂,采用微波辅助萃取技术提取锂离子电池电解液中的有机磷阻燃剂,提取液经浓缩定容后进行气相色谱/串联质谱分析,外标法定量。该方法的定量下限为1~100mg/kg,加标平均回收率为80.13%~94.86%,回收率实验的相对标准偏差为3.85%~11.65%。该方法简便快捷,定性可靠,定量准确,检测通量大,定量下限低,适用于锂离子电池电解液中有机磷阻燃剂含量的日常检测工作。采用该方法对市售锂离子电池进行检测,结果在部分样品中检出了不同浓度水平的磷酸三苯酯和磷酸三丁酯。

PC作电解质组分的锂离子蓄电池高低温性能

研究比较了含和不含碳酸丙稀酯(PC)两种电解液的063048型锂离子蓄电池的循环性能、高温和低温放电性能。结果表明,室温下两种电解液的电池初始容量和循环稳定性相似,两种电解液的电池都表现出良好的循环性能,循环50次后电池容量都保持在95%以上。电池的高低温性能测试结果表明,含PC比不含PC组分电解液的电池在70℃的高温下和-10℃的低温下放电容量高得多。70℃和-10℃下,不含PC电解液的电池容量分别只有室温时的46%和68%,而含PC电解液的电池容量分别保持在78%和87%。

锂离子电池电解质材料技术专利分析概览

锂离子电池作为目前商用电池中的主要电池类型,在实际应用中不断接受使用场景对其提出的各种性能方面的新的挑战。因此,对于锂离子电池卓越性能的追求是行业研究人员一直不断前进的动力。1锂离子电池电解质的分类锂离子电池主要部件包括正极、负极、隔膜以及电解质[1,2]。

新型锂盐Li[CF_3BF_3]电解液的制备与性能

制备了1种高纯度的新型锂盐三氟甲基三氟硼酸锂(Li[CF3BF3]),通过核磁共振(NMR)、元素分析(EA)及离子色谱(IC)对其结构进行表征和杂质分析.采取示差扫描量热(DSC)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)和扫描电镜(SEM)等方法研究了1 mol/L Li[CF3BF3]-EC/EMC/DMC(体积比5∶3∶2)电解液的物化和电化学性质.结果表明,Li[CF3BF3]基电解液的电导率和Li+迁移数远高于LiBF4,氧化电位高达5.91 V(vs.Li+/Li),在镍电极表面能观察到可逆的锂沉积-溶出过程,并对Al箔表现出优良的钝化性能.研究了Li[CF3BF3]基电解液的电导率与温度和浓度、黏度与浓度的变化规律,以及一系列浓度电解液的相变规律.Li/C半电池测试结果表明,—CF3取代LiBF4的1个F原子后,其衍生产物Li[CF3BF3]明显改善了电解液与人造石墨的相容性.

电解液生产工艺的优化改进

锂离子电池用电解液广泛用于手机、笔记本、电动工具等电池上,随着动力电池市场的不断扩大,锂离子电池用电解液使用量逐年提升,基于传统的生产工艺已经不能满足目前生产需要,优化电解液生产工艺成为提升产能的有效途径之一。