固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)越性

1、態(tài)電解質(zhì)優(yōu)越性1.液態(tài)電解質(zhì)存在問(wèn)題1.1可燃性。由于鋰鹽的溶解性限制，目前市面上通用的電解液溶劑為極性非質(zhì)子有機(jī)溶 劑，例如碳酸酯混合溶劑。有機(jī)溶劑根本上存在揮發(fā)性和高度自燃性問(wèn)題，存在嚴(yán)重安全隱 患。除非根本上替換有機(jī)溶劑，否則添加阻燃劑等手段只是治標(biāo)不治本，還會(huì)引起降低電導(dǎo)率等附加問(wèn)題。表1.1常用有機(jī)溶劑性質(zhì)名稱縮寫(xiě)結(jié)構(gòu)閃點(diǎn)(C)著火點(diǎn)(C)熔點(diǎn)(C)碳酸丙烯酯PC冷。128133-49碳酸乙烯酯EC160-36碳酸二甲酯DMCA18-4.6碳酸甲乙酯EMCA33-55通常情況下，將閃點(diǎn)低于45 r的液體定義為易燃液體。環(huán)狀碳酸酯通常具備較高的閃點(diǎn)， 而線性碳酸酯的閃點(diǎn)較低。然而環(huán)狀碳

2、酸酯的黏度通常也很大，往往需要和黏度較低的線性 碳酸酯混合使用以達(dá)到更好的性能。1.2阻燃性電解液。電解液燃燒的根本原因是有機(jī)溶劑的可燃性，但普遍認(rèn)可的誘因是電解液受熱情況下的自由基反應(yīng):RHR- +H-H. +02H0. +0.H- +H2-H +H200+H2Th+h其中02可能是陰極材料或電解液組分的熱分解生成，H2可能是電解液和痕量水的還原分 解生成。因而，阻燃電解液的阻燃機(jī)理就是自由基捕獲機(jī)制，通過(guò)阻燃劑受熱時(shí)釋放的自由 基捕獲氣相中的H0或H，從而干擾H0的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，達(dá)到阻燃的效果。以磷酸三甲酯（TMP）為例闡述阻燃添加劑的作用機(jī)理。TMP首先在受熱條件下氣化：TMP /TMP 氣

3、氣態(tài)TMP分子受熱分解釋放含磷自由基：TMP 氣tP生成的自由基具有捕獲體系中H的能力：P +H tPH從而降低電解液體系中H的含量，有效阻止碳?xì)浠衔锏娜紵虮āＤ壳俺Ｓ玫淖枞紕┲饕紫底枞紕ㄍ榛姿狨ィ┖望u系阻燃劑（氟代環(huán)狀碳酸酯）。1.3是否存在不可燃電解液？通過(guò)以上理論依據(jù)的分析，為改善電解液的阻燃性能，一方面可以提高有機(jī)溶劑的閃點(diǎn)以 降低其可燃性，通常鹵素原子的引入可有效改善閃點(diǎn)，例如PC甲基上三個(gè)氫被氟取代形成 的TFPC具備134C的閃點(diǎn)，有效提高了電解液的防火性；另一方面即添加阻燃劑抑制自由 基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，例如磷系阻燃劑（烷基磷酸酯）和鹵系阻燃劑（氟代環(huán)狀碳酸酯）。然而就

4、目前而言，新型有機(jī)溶劑的開(kāi)發(fā)仍有待進(jìn)一步的研究，而阻燃劑的電化學(xué)不穩(wěn)定性 以及其不利的理化性質(zhì)（高熔點(diǎn)以及高粘度）會(huì)對(duì)電解液造成負(fù)面影響。故而，不可燃電解液 理論可行，但任重道遠(yuǎn)。2.固態(tài)電解質(zhì)特點(diǎn)2.1安全性。固態(tài)電解質(zhì)通常由聚合物和鹽兩部分組成，可以從根本上排除電解液泄漏、 雜質(zhì)影響以及燃燒爆炸等問(wèn)題，提高電池使用過(guò)程中的安全性。表2.1常用聚合物性質(zhì)名稱重復(fù)單元閃點(diǎn)（C）熱分解溫度（C）熔點(diǎn)（C）聚氧化乙烯(CHCHaO),-171420-65聚氧化亞甲基(CHzO)n70270170聚氧化丙烯-LCHtCHOCHzOl-63120-可以看出，聚合物電解質(zhì)的閃點(diǎn)和熱分解溫度普遍較高，具備

5、較好的防火性。表2.2聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池的安全性比較1聚合物鋰離子電池液態(tài)鋰離子電池?zé)o破裂、不燃燒、無(wú)漏液破裂、漏液、冒煙針扎實(shí)驗(yàn)溫度上升不到20C溫度上升約250C無(wú)破裂、不燃燒、無(wú)漏液破裂、漏液、冒煙熱板加熱(200C)無(wú)破裂、不燃燒、無(wú)漏液破裂、漏液、冒煙外部短路溫度上升不到20C溫度上升約100 C無(wú)破裂、不燃燒、無(wú)漏液破裂、漏液、冒煙過(guò)充電溫度上升不到20C溫度上升約100 C2.2靈活性。固態(tài)電解質(zhì)可以根據(jù)實(shí)際使用進(jìn)而設(shè)計(jì)成各式各樣的電池，并且聚合物本身 的柔性，可以補(bǔ)償電池在充放電過(guò)程中的體積變化，亦可以承受使用過(guò)程中的撞擊、變形、 振動(dòng)等變化，具備極高的容錯(cuò)率和安全性。2.3高性能。固態(tài)電解質(zhì)在很大程度上可以降低電解質(zhì)與電極的反應(yīng)活性，提高電池的比 能量；同時(shí)，聚合物固態(tài)電解質(zhì)可以