锂离子电池电解质锂盐研究进展

　　1摘要介绍了锂离子电池电解质锂盐的化学和电化学，综述了近年来在新型电解质锂盐研究与探索方而的成果。新型电解质彦盐主要包括类化合物及其类似物2络合硼酸锂；3络合磷酸彦，文章最后阐述今后电解质锂盐研究的可能，展方向及研究方法9文献标识码自20世纪90年代初期提出锂离子电池的概念和实现其商业化应用以来，锂离子电池的基础研宄和应用迅速成为国际电化学研究热点之。电解液体系的优化和选择是锂离子电池研宄中最富有挑战性的工作之，通过对电解液体系的优化，能够改善1.3；6，固体电解质相界面的组成和其它物理特征，加电极可逆容量，延长循环寿命，同时提高电解液的电导率，减小极化，提高电极高充放电性能优良锂盐的寻找与选择，足这工作的重，组成部分，出响选择电解质锂盐的因素很多，就最般意义上而言，价格性能和安全性是其最主要的因素最重要的性能主要包括电导率热稳定14在正负极上的电化学稳定性以及在次电池中的循环效率总的说来，性能优良易溶于有机溶剂，易于解离，以保证电解液有较好的电导率；具有较好的氧化稳定性；具有定还原稳定性，还原产物有利于电极30膜1性能的改善；具有较好的环境友好性，分解产物对环境影响较小易于制备和纯化，价格较便宜。

　　1电解质锂盐的化学和电化学1.1电解质锂盐的化学和电化学概述锂离子电池电解质锂盐按阴离子种类的不同，可以分为无机阴离子锂盐和有机阴离子锂盐两大类无机阴离子锂盐主耍包括4，14，人86和。，凡等，有机阴尚子彦盐主要包括12以，3和4，22及它们的衍生物。也可简单的根掘叫离子是否穴氟，而分为含氟旬！肚和不含氟锂盐。阴离子结构是影响锂盐性能的重要因素，具有较小的晶格能是锂盐在有机溶剂中获得定溶解度的首要条件，因此，锂盐阴离子首先必须具有较大的阴离子半径，其次易于与锂离子解离，以提高电解液的电导率此外，锂盐阴离子还应该具有较好荷离域作用，方面抑制了离子对的形成，提高了电解液的电导率；另方面，还提了电解液体系的电化学稳性2；而。含氟锂站的分解产物方利厂形成稳定的犯1膜因此含氟锂盐直是锂离子电池电解质锂盐的主体，而且也是其重要的发展方向。

　　汉你是研究历史最氏的悝故适的屯导率热稳定性和耐氧化稳定性，但是国际锂电池界普遍认义它只，合尸研究工作体系而+能⑴实用型电池中，这是因为。，04本身是种强氧化剂，人们担心在某种不确定的条件下可能会引起安全问也相对较低1己知的锂盐中。，基电解液具有最好的循环效率相对较好的热稳定性和几乎最的电导率4，然而其中人8还原产物潜在的致癌作用，限制了它的应1305，2.，2都存在对正极铝集流体腐蚀的问因此，尽管柯热稳定性较差而且易于水解，它仍然在商业化的锂离子电池中获得了广泛的应用。

　　6具有非常突出的氧化稳定性，在单溶剂0河，缃庖禾逑抵校，钢值缃庵曙，蔚难趸，缡瓢匆赞规作变化私。训64，在1脎，缃庖禾逑到淼牡绲悸时浠，媛晌，LiAsFfiLiPBUC104LiB5ITaras0，1广1报道山，4作为屯池正极村料时，在+1冗溶剂体系中，几种纽盐的，化稳定件。按以1规1变化。，10，40价4.人8，0柬3032，3，3，电导率按以下12电解质锂盐在阳极上的还原过程51膜的组成中约有5脱来自锂盐的分解产物，因此，锂盐在阳极界面上的还原过程讨锂离子屯池性能有着重耍的影响，Unbad4yjj主要包括以过程山分解为和听2.与电解液中的痕量的水反应，生成1和，仍；31和电极面的碳酸盐或碳酸酯盐反应，生成和，或；咔4，在电极面首先发生还原反应，然后再与。，反应，生成1；甩化合物。如以10，4在阳极面发生还原反应，主要生成，0，0以及，2，等。，在碳负极面的还原过程主要包括两步，被还原为10和，52七被进步还说，生成和1.出厂4在阳极面发生还原反应，主要生成厂和8等0朽3，3在阳极面的还原过程主要包括步进步被还原，1.成以5和，2在阳极面的还原过程主要包括步1等，3182，4进步被还原，生成以5和ljQ 2电解质锂盐研究进展新型电解质锂盐的研究和开发主要包括个方面的研允1作13，2，m2简称厂呀及其类似物；2络合硼酸锂类；3络合磷酸锂类其主要方法是通过控制阴离子结构在分子中引入其它吸电子基团，提高锂盐的热和水解稳定性或电化学稳定性，这是新型电解质锂盐研，中的个重要方法丁，31具有和犯6相近的电导率内在的耐氧化稳定性和热稳定性，而且不易水解L1TFSI认为是高度石墨化电极如0河88介稳相球状碳都能够确保稳定的几乎接近最大能量的放电能量1.在每种电解液体系中，除第次循环外几乎每次充放电循环的库仑效率都接近10脱，这主要是由尸151能够在，1形成低电阻稳定的31膜。但31基有机电解液应用于锂离子电池时，存在对正极铝电极集流体的腐蚀，这主要是由于人严的131盐都极易溶解于许多有机溶剂，阻止了盐在暂时去钝化的集流体材料面腐蚀点的沉积和再钝化过程12！从电解质锂盐的角度来讲，改善31对正极集流体腐蚀电位的方子盐如1择，从而在集流体面形成含氟的钝化膜，阻止丁5在集流体面的吸附；2使用低粘度的醚类溶剂，以降低1和等离子的丁，3各合盐的溶解度；3用具有较大分子半径的亚胺盐铃代於这戈屯解质饨盐的典型代有较高的对电极集流体的腐蚀电位fHLiC5，2，於3价格较为昂贵，对其商业化应用形成巨大障碍用价格相对较为廉价的芳香擎或碱代芳香基替代价格较昂贵的氟烷基，是解决这问的1可能途径1314！42历已2是近年来受到广泛关注的个电解质锂盐，据报道，5下32的丁电解液体系的付；1集流体的腐蚀电位在4.4相对于0以上15！WM，jfiLiNSO2CF2CE0tKC+rHIi解液体系不仅具有在高电压下的氧化稳定性合适0添4电池体系可获得高达9以上的锂循环效率，在其中加入共溶剂，芍俑猛徒庖禾逑档，冰点降低到36，跃哂蟹浅玫氖友，沸，什。2络公硼酸锂类电解质锂盐络合砸酸怦具有较好的环境友好性，而上电解质锂盐的研究中受到了定的重现LiB.oCl.o被用于1电池体系中，显了较好的化学稳定性，但它较昂贵的价格阻止了它的商业化应用前景。5，基水杨酸苯氧基硼酸锂山830，0，0，300，由于其分子中的5，基水杨酸含有轻基羧基和磺酸基，与硼酸配合物形成稠环化合物，电荷的分散不仅提高了热稳定性，而且也使电解液的电导率和氧化稳定性得到提高其氧化稳定电位超过了4，1.浞介溶剂415，基水杨酸苯氧基硼酸锂电导率为！基木都可满足实化屯池对屯解质锂盐的要求17831.加819等人研究了8〃，2的电导率发现，随1氟原子的增加其电导率呈现增加的趋势，而且含氟高的锂盐电导率随温度升高时增加得快对应用络合硼酸盐的电极面进行分析，发现它的31膜是层类似于聚合物的电化学绝缘离子可导的薄膜过3.5，而1.按以厂规律增加！；31纟因此，8是种热稳定忭和电化715，定忱较好的种屯解质钏盐，但8在0瓦和册溶剂体系溶解度较时，具和。1基电解液相近的的屯导率在jV25iWW4vl0.5im，ll，LBmnLBXEtl10屯解液体系显较，‘的放电能量，0.3的；8+，抛，屯解液几有最高06电解液体系在经历多次循环后，仍具有超过90的循环效率2.3络合磷酸锂类电解质锂盐为了改善，於热稳定性差和易于水解的缺点等提出用氟代烷基取代六氟磷酸锂分子中1成的氟代烷基氟磷酸渑如卞40，2.

　　在保持了六氟磷酸锂的优点的同时，具有较好热稳定性和在非质子溶剂中较好的抗水解能力，而且随着氟代烧基中氟原子数的增加，该类化合物的热稳定性和抗水解能力增加研宄结果明，在干燥环境中保存的全氟代烷基氟磷酸锂在似下时，未有分解，在130，上时，才略有分解现象发生现，它们的热稳定性按，0於；於厂30於6叫减小离子解离能力按3它们在电解液的电导率和氧化电势1.在0电解液体系从小了比相应，基电解液较好的肺环性能盐氧化电势VvsLi 1现心124等则研究了，4，於，码2发现，它具有较强的抗水解能力和与，6相近的氧化稳定性，其电导率略小于6，在204电池体系中，其循环效率优于以，拉3，等251提出如果将六氟磷酸锂分子中的氟原子用邻苯酚或含取代基的邻苯酚，生成结构式如下的种有机磷酸锂盐，该电解质锂盐同样具有较好的抗氧化和分解能力基。

　　3电解质锂盐未来的发展方向电解质锂盐的发展方向，重点应该还是控制阴离子结构方面要求电解质锂盐阴离子结构能满足其在有机溶剂中有足够的溶解度和解离度，另方面也要求阴离子的分角军产物有助于快速形成稳定文的论述中可以看出，具有新型结构和功能的电解质锂盐不断被报道，但从性能价格和生产工艺等各个环节综合考虑，以0，46於人8扒，3和3，2.仍2等仍将是近期内锂离子电池电解液采用的主要锂盐，6仍将是商品化锂离子电池采用的主要电解质锂盐。同时，多种锂盐的混合使用有可能也是个重要发展方向1庄全超，武山，刘文元，等电化学几2，74韩景立，刘庆国。电化学几2000，6168.