1.3 锂离子电池电解质

锂电子电池中的Li+之所以能够在正、负电极之间来回运动,是依靠电解质进行，是电解质为离子的运动提供了介质，将电池材料中所含有的化学能转化成电能，在电池的内部形成了回路。因为电解质与电池的性能的好坏密切相关，所以在选用的电解质时需要多考虑如何提高锂电子电池的优点或者减小劣势。选用电解质时必须要求其足够稳定，且不易在高温高电压下发生化学反应进行分解，离子电导率最低应大于10-3S/cm，不能对电极产生腐蚀。如今，因为电解质的存在物理状态的差异，锂电子电池在种类大致可以分为三大类[8,9]。结合在实际应用中的考虑，选用的电解质在性能方面应满足以下五点要求：

① 离子电导率：电导率可以在一个很大的温度区间内保持良好状态，且电导率可以稳定在1×10-3~ 2×10-3S/cm之间。

② 锂离子迁移数：Li+迁移数大，可减少电池的自放电率和电极发生反应时的浓差极化，从而实现高能量密度。

③ 稳定性：电解质的化学稳定性要好，在电池使用过程中，电池温度的升高及电压都要求电解质不能发生反应，不能生成其他物质腐蚀电极。

④ 电化学窗口宽，稳定的电化学窗口可以满足在电池使用过程中，电解质不会在正、负电极发生副反应。

⑤ 价格成本低，对人体无毒无害，对环境绿色环保，在使用过程中不造成危害。

1.3.1 有机液体电解质

日常生活中使用的电解质电池如果含有有机液体，就会有许许多多的安全隐患问题。在电池充、放电状态下，电解质会产生一部分热量，两端的电极就会产生副反应从而减短电池正常使用时间及寿命，这种情况就会严重阻碍锂离子电池向市场的推广和投入商业使用。因此，什么样的材料或条件有助于增强有机液体电解质的热稳定性是讨论的主要课题。有机液体电解质关于热稳定性的研究最为主要是其中两个方面:一个方面是有机液体电解质本身具有怎样的热稳定性，另一方面是将电解液和电极之间接触相互作用时具有怎样的热稳定性。前者由电解质本身就具有的性质所决定，而后者还和电极选用的材料性质有一定关系，相对来讲研究起来更加复杂。

由于锂离子电池对材料进行选择时，插锂电位较高的材料会被优先选用，就会导致电池工作电压明显比水的分解电压要高，接下来促使水进行电解反应，由此可知，含有水的有机液体电解质十分危险,不可进行日常使用。但大多数有机溶剂的离子电导率并不是非常理想，所以通常会向溶剂中添加溶解度高的导电盐来提高离子电导率。常见的导电盐有LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6和LiOSO2CF3。其中因为LiClO4的氧化性强，容易引起爆炸等安全问题，所以通常只会在实验室中使用。LiAsF6虽然电导率最大，但其中的As元素对人体毒性极大，无法长期使用及推广；LiBF6的化学稳定性和热稳定性都非常差，相比其他导电盐，电导率也没有十分突出的优势；LiOSO2CF3不仅对电极有腐蚀作用，且电导率也非常差，因此较少使用；虽然LiPF6也发生分解反应，但是相比于其他的导电盐，它在日常应用方面和电导率上的优势明显，所以现在大部分的商用锂离子电池都选用LiPF6作为电解质的材料。

1.3.2 聚合物电解质

 聚合物电解质，是一种高聚物的离子导体，常为固态或胶质。现如今，聚合物电解质在大体上来说，可以分成四种类型的电解质：全固态、凝胶型、多孔型以及复合型。就结构上而言，锂聚合物电池其实可以说是属于锂离子电池的一种。不同的地方在于选用的电解质状态，锂离子电池的电解质一般是液态的，而聚合物电池的电解质则是固态的或胶状的。与锂离子电池相较而言，聚合物电池在安全性方面就远胜于前者，而且在电池造型方面，因为其拥有的轻薄度，可以根据需要做成不同形状，不同容量大小锂电子电池。除此之外，聚合物电解质电池的能量密度也比一般的锂电池大，即在一定质量或空间的大小下，聚合物电解质电池的供电能力更强。论文网