鋰電電解液與水的關(guān)系,鋰電池能用水做電解液嗎

來源：存能電氣  日期：2019-06-12 16:53  瀏覽量：次

　　鋰電電解液與水的關(guān)系，鋰電池能用水做電解液嗎?鋰電池目前已經(jīng)完全占領(lǐng)了整個消費電子市場，并且隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域也開始向動力電池拓展。傳統(tǒng)的鋰離子電池主要采用有機電解液，那么鋰電電解液與水有何關(guān)系?鋰電池能用水做電解液嗎?

　　鋰電池電解液

　　我們都知道鋰電池的主要組成部分包括四個方面：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分對提升鋰離子電池的循環(huán)性能、能量密度，從而進(jìn)一步提升電動汽車?yán)m(xù)航里程起著不可替代的作用。

　　鋰電池能量密度取決于電池的電壓和容量，要想提高電池能量密度除了提高正負(fù)極材料的容量外，另一個途徑便是提高電池的工作電壓，那么電池在高工作電壓下對電解液的高電壓性能也提出了新的技術(shù)要求。鋰電池電解液的組成部分一般包括電解質(zhì)鋰鹽、高純度有機溶劑和一些特定組分的添加劑。

　　電解液，大的分類有液態(tài)電解液，固態(tài)電解液和凝膠電解液。

       液體電解液，又可以分成有機電解液和無機電解液。當(dāng)前應(yīng)用最廣的是液態(tài)有機電解液。電解液充溢在電池殼體內(nèi)部，電池的正負(fù)極和隔膜都浸泡其中。電解液一方面提供部分活性鋰離子，作為充放電過程中的導(dǎo)電離子使用。另一方面，電解液提供離子通道，或者叫載體，使得鋰離子可以在其中自有移動。

　　鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，就像是正極與負(fù)極之間的“愛情紐帶”，是對鋰電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。

　　選擇電解液的一般原則如下：

　　(1)電化學(xué)穩(wěn)定性好，與正極材料、負(fù)極材料、隔膜、集流體、粘結(jié)劑等不發(fā)生反應(yīng);

　　(2)離子電導(dǎo)新好，介電常數(shù)高，粘度低，離子遷移的阻力小;

　　(3)在很寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，一般溫度范圍為-40℃～70℃，適用于改善電池的高低溫特性;

　　(4)能最佳程度促進(jìn)電極可逆反應(yīng)的進(jìn)行，即具有較高的循環(huán)效率;

　　(5)環(huán)境友好，最好無毒或者低毒性。

　　鋰電池能用水做電解液嗎?

　　水對于各種類型的鹽類都有非常好的溶解性，溶解后的離子會與水分子形成溶劑化的外殼結(jié)構(gòu)，同時水溶液具有安全、無毒和高電導(dǎo)率的優(yōu)勢，是一種理想的鋰離子電解液。但是水的電化學(xué)窗口較窄(分解電位1.23V)，同時一些正負(fù)極材料與水溶液接觸時不太穩(wěn)定，會發(fā)生副反應(yīng)。高濃度電解液是解決這一問題的有效方法。

　　水系鋰離子電池由于安全、環(huán)保、低成本等因素得到了廣泛的關(guān)注，但是水系鋰離子電池在發(fā)展中仍然面臨的許多挑戰(zhàn)，例如能量密度偏低，這主要是因為水溶液的電化學(xué)窗口比較窄，因此導(dǎo)致大多數(shù)正負(fù)極材料在這一電化學(xué)窗口范圍內(nèi)難以充分發(fā)揮出全部容量，部分正負(fù)極材料在水溶液環(huán)境中存在金屬元素溶解的問題，造成循環(huán)性能的下降，同時H+的嵌入問題也會影響水系鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，這都是在后續(xù)的水系鋰離子電池電解液開發(fā)中需要解決的問題。

　　總的來看雖然水系鋰電池目前在能量密度上還處于劣勢，但是由于其安全、環(huán)保和高電導(dǎo)率等優(yōu)勢仍然在一些領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力，后續(xù)通過高容量正負(fù)極材料和耐高壓水溶液電解液的開發(fā)，水系鋰離子電池有望成為攪動新能源領(lǐng)域的一股新力量。

　　電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，是鋰電池獲得高電壓、高比能等利益的保證。鋰電池對生態(tài)環(huán)境友好，因而電解質(zhì)的市場前景非常廣泛。