鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2024年09月11日
鋰電池中電解液的成分和作用是什么？
鋰電池是現代便攜式電子設備、電動汽車和儲能系統的核心。使這些電池有效運行的關鍵部件之一是電解質。電解質作為電池的“血液”，促進鋰離子在正極和負極之間的移動，從而實現充電和放電過程。在本文中，我們將探討鋰電池電解質的成分、它們的重要作用，以及它們與其他類型電池（如鎳氫電池和鋰聚合物電池）中使用的電解質有何不同
什么是鋰電池電解液？
鋰電池電解液是位于電池正極和負極之間的導電介質。在充電和放電過程中，電解液充當鋰離子的導體，負責在正極和負極之間傳輸鋰離子。簡單來說，鋰電池電解液就像電池的“血液”，它在正極和負極之間架起一座橋梁，讓鋰離子能夠順利“游動”，從而實現電池的充放電過程。
鋰電池電解液的成分
電解液主要由三部分組成：
溶劑：一般使用碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）等碳酸酯化合物，這些溶劑具有良好的導電性和化學穩定性，可使鋰鹽溶解，為鋰離子創造舒適的“游泳環境”。
鋰鹽：就是電解液里的“鹽”，最常見的是六氟磷酸鋰（LiPF6），它的作用是提供大量的鋰離子，讓這些離子在正負極之間來回穿梭，完成電荷的轉移。
添加劑：為了提高電池的性能和安全性，電解液中加入了某些添加劑。這些添加劑可以促進固體電解質界面（SEI）膜的形成，該膜就像泳池邊緣的保護屏障，在游泳時保護鋰離子，減少不必要的化學反應，從而延長電池的使用壽命。
鋰電池電解液的作用
鋰電池中的電解質有兩個關鍵作用：
導電性：電解質在電池中充當離子導體。充電時，鋰離子從正極材料中被提取出來，通過電解質移動到負極，并嵌入那里。相反，放電時，鋰離子從負極材料中被提取出來，通過電解質移動到正極，并嵌入那里。這個過程就像鋰離子在電解質“高速公路”上來回穿梭，使電池能夠儲存和釋放電能。
穩定性：電解質有助于維持電池內部化學反應的穩定性，防止過熱、短路或其他潛在危險。例如，電解質有助于形成覆蓋負極表面的固體電解質界面 (SEI) 膜，防止電解質直接與金屬鋰發生反應，從而減少副反應并提高電池的循環壽命和安全性。此外，電解質的成分和特性會影響電池的熱穩定性，避免在高溫或過度充電條件下出現危險情況。
因此，電解液不僅是鋰離子傳輸的媒介，也是保證電池內環境穩定性和安全性的關鍵因素，在電池中起著不可替代的作用，是電池正常工作和發揮高性能的基礎。
鎳氫電池和鋰電池電解質的區別
電解質成分
鋰電池電解液：一般由有機溶劑、鋰鹽（如LiPF6、LiBF4）和一些添加劑組成。鋰鹽是這里面的主角，它溶解在有機溶劑中，釋放出鋰離子，在電池正極和負極之間穿梭，完成充放電任務。
鎳氫電池電解液：通常由氫氧化鉀、氫氧化鋰和添加劑組成。這里的主要角色是氫離子和氫氧離子，在電池的充電和放電過程中不斷溶解和沉淀。與鋰電池不同，鎳氫電池電解液中的離子較大，移動速度較慢，導致放電速度較慢。
工作溫度和穩定性
鋰電池電解液：具有較高的導電性和對溫度變化的適應性，能夠在較寬的溫度范圍內工作，適合在移動設備和電動汽車中使用。但是鋰電池電解液的化學性質較活潑，存在爆炸和火災的風險，使用過程中需要嚴格控制溫度和電流。
鎳氫電池電解液：化學性質比較穩定，安全性較高，不易爆炸起火。但對環境濕度敏感，過多的水分會影響電池壽命和性能。因此需要保持適當干燥，避免產生氫氣，縮短電池壽命和性能下降。
鋰離子電池和鋰聚合物電池中電解質的差異
雖然鋰離子電池和鋰聚合物電池中電解質的基本成分相似，均基于有機溶劑和鋰鹽，但它們的物理形態和封裝技術有所不同。傳統的鋰離子電池電解質是液體，而鋰聚合物電池的電解質固定在聚合物基質中，形成凝膠狀的半固體電解質。鋰離子電池通常使用鋼或鋁外殼，而鋰聚合物電池則采用更薄的軟包裝外殼，因此可以設計成更薄、更輕、更靈活的電池，適用于空間有限或需要定制形狀的應用。
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