鋰離子電池充電的醚類有機溶劑

發布時間：2017-3-1     瀏覽次數：2389

鋰離子電池充電的醚類有機溶劑

   醚類有機溶劑介電常數低，黏度也較小。由于醚類的性質比較活潑，抗氧化性不好，故不常用作鋰離子電池電解液的主要成分，一般作為碳酸酯的共溶劑或添加劑使用以提高電解液的電導率。

1 環狀醚

   環狀醚主要包括四氫呋喃(THF)、2-甲基四氫呋喃(2Me-THF)、1，3-二氧環戊烷(DOL)等。DOL同DME一樣與PC組成的混合溶劑曾用在一次鋰電池中，但它易開環聚合，電化學穩定性較差。THF具有較低的黏度 (0.46mPa.s)和對陽離子很強的絡合配位能力，具有較高的反應活性。2Me-THF閃點(-11℃)和沸點低(79℃)，易于被氧化生成過氧化物，且具有吸濕性，有比EC或PC更強的溶劑化能力，常用作共溶劑以提高電解液的低溫和循環性能。例如，EC+2Me-THF混合溶液構成的電解液具有比PC-EC電解液更高的電導率和循環性能。

2 鏈狀醚

   鏈狀醚主要包括二甲氧甲烷(DMM)、1，2-二甲氧乙烷(DME)和二甘醇二甲醚(DG)等，其中DME更為常用。在鋰一次電池中，DME常和高介電常數的溶劑 (如PC)組成混合溶劑使用。DME具有較強的陽離子螯合能力和低黏度(0.46mPa.s)，能顯著提高電解液的電導率。例如，LiPF6能與DME生成穩定的LiPF6.2DME復合物，增大鋰鹽的溶解度，從而能提高電解液的電導率。但DME易被氧化和還原分解，穩定性較差。DG是醚類溶劑中氧化穩定性較好的溶劑，具有較高的相對分子質量，其黏度相對較小，對鋰離子有較強的絡合配位能力。EC+DG (體積比1:1)的電解液體系在常溫下(25℃)有較高的電導率。例如，當LiC1O4、LiPF6的濃度為1.1mol/L時，電導率可達10.0*10-3和9.6*10-3S/cm。該類電解液與LiNiO2、LixC等正、負極材料有較好的相容性。同時，DG還具有非常高的熱穩定性。

   當在密閉和開放電池體系中加熱時，只觀測到100℃左右的水分蒸發、140～200℃之間的溶劑汽化，并未發現溶劑的分解。這說明EC+DG混合溶劑至少在200℃是穩定的。對于DME和DG的同系物，隨著碳鏈的增長，溶劑的抗氧化性能增加的同時黏度也增加，這對提高有機電解液的電導率不利。