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锂离子电池电解液的相关制备方法

追根溯源,从原材料的制备工艺和流程入手,介绍四大主材的制作过程。作为锂离子电池的“血液”——电解液,它承担着传导锂离子的重任,是锂离子电池获得高能量密度、低阻抗的关键;本系列就从电解液的制作过程入手,开始逐步的展开,为大家介绍四大主材的制作过程。

1,溶剂的制备:

EC、DEC、PC、DMC等环状或者链状的酯类,下面以EC为例简单的介绍一下溶剂的制作过程。

最早制备EC的方法是采用乙二醇以及光气反应,但是此工艺流程厂,收率低以及成本告,污染严重,已经被淘汰了。

酯交换法反应制备EC,反应速度提高,产率也有所提高。

卤代醇法、乙烯与二氧化碳合成法都具有反应复杂、工艺繁琐等问题。

尿素醇解法:由于反应简单,原材料价格便宜,未反应的乙二醇可循环利用,经济性明显,具有很好的发展前景。

其他的化工原料制备方法与之类似,在此不在详述。

2,提纯:

对于使用的有机原料分别采取提纯处理已达到锂离子电池电解液使用的标准,在此,需要检验的项目有纯度、水含量以及主含量等等。

3,LiPF6:

目前主要有四种方法制备,分别是气-固相法、氟化氢溶剂法、有机溶剂法和离子交换法。

气-固相法产品纯度高,但原材料成本高,工序过多,连续生产困难。

氟化氢溶剂法反应速度快,效率高,但是有HF产生,对反应容器的耐腐蚀性有很高的要求。

有机溶剂法避免了HF的产生,操作相对安全,但PF5仍需制备,具有较强的腐蚀性。

离子交换法避免了使用PF6作为原料的缺点,但是使用的醇基锂和氨会发生反应,原材料价格较贵,难以实现工业化生产。

对于最终的使用的LiPF6,还需要精制,已达到电解液的纯度要求。

4,由于电解液的敏感性,所以对包装桶也需要经过预处理、水洗、氩气置换等工序,保证其的干燥和没有杂质。

5,下一代电解液展望

1)3C领域,由于手机、平板以及可穿戴设备的发展,小电池电解液强调高能量密度,向高电压发展;

2)大型领域,需要兼顾电导率、高低温、低成本以及长寿命的要求;

3)其他方面,由于能量密度的提升,要求负极材料的高压实,因此电解液的浸润性、成膜稳定性、循环稳定性都需要深入考虑;随着硅材料的广泛使用,相关适用于硅体系的电解液也逐渐成文研究的热点;基于安全的考虑,阻燃添加剂、高电压下正负极表面保护添加剂以及复合功能添加剂成文研究的热点。

小结:本文主要介绍了的电解液在工业上的生产方法,以及一些原材料的合成方法,需要说明的是,虽然电解液的制作过程看起来相对比较简单,但其中对环境、温湿度、杂质的控制是有严格要求的,在实际生产中往往有这种情况的发生,几个电解液的成分是完全一样的,但是电性能却差的很远,究其原因,很大一部分原因就是原材料纯度不纯或者电解液中含有一定量的杂质,所以在实际生产中,一定要生产过程中的环境控制。

来源:aniolybiznesu网

作者:锂电联盟会长

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