鋰電池

鋰電池是一種具有高能量密度、高安全性和高循環(huán)壽命的新能源產品，隨著鋰電池技術的發(fā)展，鋰電池材料中的負極材料和正極材料逐漸從傳統(tǒng)陶瓷過渡到納米陶瓷和氟硅化合物。而電解液則是鋰電池中的核心部件。電解液的質量好壞直接影響著鋰電池的性能和壽命。目前鋰離子電池主要使用電解液為正極材料和負極材料合成。

鋰電池

有機硅又稱硅烷、絕緣油、聚硅氧烷、三元氟化硅烷、有機硅硅烷(SiC)、合成級(1-5)硅烷(2-3-甲基）烯、聚酰胺(PET)、甲基氯硅烷、羥基硅烷、二氧化硅基硅烷、聚四氟乙烯醚-甲基環(huán)己烷以及硅烯烴聚合物等。具有優(yōu)越電化學性能的有機硅化合物通常是以環(huán)狀結構存在。它是由SiO2和硅烷共聚而成。硅烷分子中含有一種或幾種特殊的非共價鍵結構使電子能夠透過 SiC的表面而生成電子，這就是有機硅化合物。SiC是一種穩(wěn)定的聚合物晶體顆粒大小約為10~20 nm的硅酸鹽顆粒組成。SiC是一種可逆的電子傳遞膜材料; SiC結構中含有原子鍵連接形成鏈并使其形成網絡狀。因此電子遷移在化學鍵中產生。在化學中，電子可以透過 SiC而不是直接透過它們。因此電子傳遞時不易產生斷裂和失活現象。

氟化合物是一種無色液體，主要用來替代傳統(tǒng)的碳酸鹽溶液中的碳氫化合物(CH)。氟碳化合物因其優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和良好的化學穩(wěn)定性及機械性能、耐高溫性能等特點廣受電池生產廠家喜歡。氟碳化合物作為添加劑不僅可以提高電解液的穩(wěn)定性和使用壽命，還可以作為負極材料進行制備及電池循環(huán)壽命。例如用無機材料來制備Li2CO3溶液與氟碳化合物（如磷酸鐵氟化物）混合制成的電解質，經過電解后得到的電池電極材料為LiFePO4·3Ni2CO3陽極材料；在充放電過程中，該材料以其良好的熱穩(wěn)定性得到了很大范圍內的應用；同時也在LiFe2CO3循環(huán)中不斷得到發(fā)展。

氟化鹽是一種無機電解液，在堿性條件下與水發(fā)生化學反應生成碳酸氫鈣和氟化氫等有毒氣體，但不產生腐蝕性氣體。氟化鹽在堿性條件下進行反應生成氟原子和氧原子。氟化鹽電解液是由各種有機氟化物組成的有機化合物。氟化鹽是以有機氟化物為主體的有機高分子體系。氟化鹽在常溫下是一種固態(tài)物質，遇水后會分解成水和二氧化碳。因此電解液具有極好的溶解性和良好的流動性、低溫性能和防腐性能。在低溫條件下可保持活性物質不受影響而保持其優(yōu)良性能。目前氟化鹽應用最廣的是作為溶劑以合成各種有機硅負極材料和電池正極材料。

金屬鋰(LiCl)是鋰離子在石墨負極上的一種中間狀態(tài)，同時也是金屬元素中電導率最大的一種材料。金屬鋰具有高的比容量和優(yōu)異的充放電性能，能夠實現較高能量密度、循環(huán)壽命長等特點。但金屬鋰的成本較高、工藝復雜。以 Co為電解液的核心原材料是氯化鋰、碳酸鋰和碳酸鈣。在含金屬鋰電解液中添加適量化學添加劑使其與鋰離子發(fā)生共價鍵及離子交換反應使電池結構發(fā)生變化。當這些反應發(fā)生時，金屬物質和電子發(fā)生反應析出。金屬鋰在制備過程中將不同溶劑帶入不同的反應體系。使用不同方法使金屬鋰電芯和電極之間產生相容性。金屬鋰鹽也是鋰離子電池正極材料中較常用的電解液成分之一，其能夠減少負極材料之間的相互排斥現象。

近年來，在新能源汽車的帶動下，鋰電池研究發(fā)展迅速，并取得了顯著進展。作為鋰離子電池重要的負極材料之一，磷酸鐵鋰正極材料受到了越來越多的關注，成為一種研究熱點。然而，由于磷酸鐵鋰具有優(yōu)良的化學性能（高能量密度、循環(huán)壽命長）、體積穩(wěn)定性好（高機械強度、無腐蝕等）等特點從而成為目前鋰電池負極材料的首選電解液。而鎳基電池則不同，因為鎳基在電解液中可與鎳形成穩(wěn)定的化學鍵。且鎳基鋰材料具有良好的化學穩(wěn)定性及機械性能，其安全性可以得到保障。目前市面上常用的電解液有：氫氟酸鋰(LFA)、乙二醇酸酯鹽-醋酸酯類電解液(PEG)和二苯基甲烷有機酸-丙酮水溶液。這些電解液均有極高的自粘性和耐水性，能夠有效地保護電池不被氧化和破壞；同時又能防止電池過充引起反應以及活性物質被分解導致循環(huán)過程中發(fā)生化學反應。