氟代化合物成为高压锂离子电池电解液的理想选择

来源：存能电气  日期：2019-09-19 10:12  浏览量：次

　　氟代化合物成为高压锂离子电池电解液的理想选择。普通锂离子池电解液在高电压下的氧化分解限制了高压锂离子电池的发展，为了解决这一问题，需要设计、合成新型的耐高压电解液或寻找合适的电解液添加剂。含氟有机化合物的高氧化稳定性使其成为高压锂离子电池电解液组分的理想选择。

　　氟代化合物成为高压锂离子电池电解液的理想选择

　　市场对更高电压锂离子电池的需求迫使研究人员需要开发新的电解液配方甚至是固体电解质，因为目前的液体电解液在电压大于4.5Vvs.Li/Li+时容易被氧化，并且由于存在易燃有机溶剂其具有严重的安全性问题。

　　含氟有机化合物的高氧化稳定性使其成为高压锂离子电池电解液组分的理想选择。向电解质盐、溶剂（共溶剂）和功能性添加剂分子中引入氟是提高锂离子电池的整体性能和可靠性的关键方法，其可以更有效的形成固体电解质中间相（SEI）和正极电解质中间相（CEI），具有更好的热和电化学稳定性，以及低温和高温特征。

　　氟的另一个优点是它使通常可燃的电解液更不易燃烧。锂电池电解液组分的氟化有助于提高高压电池的性能和安全性已经得到广泛验证。含氟的锂盐被广泛应用在锂离子电池领域，这是因为氟的电负性、强的电荷离域和离子解离。含有氟的导电锂盐溶于偶极非质子溶剂中，在高介电常数溶剂中大量解离，因此在溶液中显示出高导电性。

　　与普通有机溶剂相比，氟代溶剂和共溶剂具有更宽的氧化稳定性。许多种类的氟代有机溶剂已经并且仍在进行详尽的研究，作为锂离子电池电解液中潜在的溶剂，氟代有机溶剂可以改善电解液的可燃性和低温性能。氟原子在给定分子中的存在和位置对电解液的相关物理化学和电化学性质具有很大的影响。

　　氟原子取代氢会导致活化能降低并降低HOMO和LUMO能级，从而导致还原电位和氧化电位升高。高的还原电位可形成有效的SEI膜，其抑制进一步的电解液分解并明显改善电池的循环性能。

　　高压锂离子电池电解液分类

　　●新型碳酸酯类高压电解液

　　传统的碳酸酯类电解液工作电压达到4.5V以上时，就会发生剧烈的氧化分解反应，致使锂电池的嵌脱锂过程无法正常进行。新型碳酸酯类电解液可有效改善碳酸酯电解液的高压性能。

　　●砜类高压电解液

　　砜类有机物的介电常数都在40以上，在电压5.5V以下均处于稳定状态。例如环丁砜(SL)是一种常见的具有高介电常数、宽电化学窗口、强极性等特点的溶剂。但砜类有机物粘度大，熔点高，且与石墨负极材料的兼容性较差。

　　●离子液体高压电解液

　　离子液体(ILs)是由阴阳离子组成的室温熔融盐，具有高闪点、高燃点、低挥发性、高介电常数和宽电化学稳定窗口的特点。目前研究时，阴离子多定为TFSI-，其在低电位下容易被还原成不溶Li+的化合物，并在锂、石墨阳极表面形成钝化膜。

　　以上就是高压锂离子电池电解液的介绍，发展高压电解液添加剂是改善电池性能既经济又有效的方法。