锂离子电解液研究进展

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1、锂离子电解液研究进展-----------------------Page1-----------------------http://hxtb.icas.ac.cn化学通报2002年第65卷w74锂及锂离子蓄电池有机电解液研究进展庄全超*刘文元武山陆兆达(西北核技术研究所西安710024)摘要有机电解液是锂及锂离子蓄电池的重要组成部分对电池许多性能如可逆容量循环性能安全性等有着重要的影响本文从有机电解液的阴极稳定性阳极稳定性以及安全性三个方面综述当前这一领域的最新研究进展重点论述了有机电解液与电池阴极和

2、阳极相容性关键词锂及锂离子蓄电池有机电解液阴极阳极安全性ProgressinStudiesofOrganicElectrolyteSolutionsforLiMetalandLi-ionSecondaryBatteriesZhuangQuanchao,LiuWenyuan,WuShan,LuZhaoda(NorthwestInstituteofNuclearTechnology,Xi'an710024)AbstractOrganicelectrolytesolutionisthemajorcomponen

3、tofLimetalandLiionsecondarybatteries,andithassomeimportanteffectonthebatteries’performance,suchasreversiblecapacity,cyclepropertiesandsafety.Areviewontheanodestability,cathodestabilityandsafetyoforganicelectrolytesolutionswaspresented.Emphasiswasfocusedon

4、thecompatibilityoforganicelectrolytesolutionswiththeanodeandcathode.KeywordsLithiummetalandlithiumionsecondarybatteries,Organicelectrolytesolution,Anode,Cathode,Safety自20世纪70年代起人们对锂电池体系进行了广泛的研究和开发这些工作导致了一次锂电池的商品化应用获得了成功它极大地激励了国际电化学界对金属锂二次电池的研究和开发至80年代中期研究

5、工作者已经开发出一些金属锂二次电池样机但是金属锂二次电池中存在锂循环效率低和严重的安全性问题90年代初日本SONY公司首先提出采用能够嵌锂的碳材料替代金属锂负极从而在根本上解决了困扰金属锂二次电池体系的锂枝晶和安全问题此后锂离子蓄电池迅速地实现了商品化并获得了巨大的成功锂离子蓄电池的各种性能被不断地得到改进应用领域被不断地扩大这几乎完全阻止了人们对金属锂二次电池研究的热-1-1情但相对于金属锂电极(3860mAhg)锂碳电极(372mAhg)理论比容量较低同时金属锂电极具有相对较低的价格因此随着锂离子蓄电

6、池的不断成熟金属锂二次电池的研究与开发近年来也越来越多的引起人们的兴趣同时对锂蓄电池的研究对锂离子电池性能的改善也有重要的作用有机电解液是构成锂及锂离子蓄电池的三大要素之一对锂及锂离子蓄电池的性能有着重庄全超男29岁硕士助理研究员主要从事LiPF6的产业化和有机电解液研究等工作2002-03-22收稿2002-05-21修回-----------------------Page2-----------------------http://hxtb.icas.ac.cn化学通报2002年第65卷w74要的影

7、响本文通过有机电解液的阳极稳定性阴极稳定性和安全性三个部分讨论了对有机电解液性能的要求以及近年来有机电解液的研究现状1有机电解液的负极稳定性金属锂对有机电解液具有内在的热力学不稳定性但有一定的动力学稳定性这主要表现在有机电解液倾向于在金属锂表面发生还原反应形成固体电解质相界面膜(Solidelectrolyteinterphase简称SEI)在金属锂上形成SEI的反应是非常有限的在一次锂电池几乎无法通过常规的化学和电化学手段来测量但金属锂电极在有机电解液中界面阻抗的不断增大而明显证实了它的存在同时一些表面

8、分析技术如FT-IRXPSEDAXAFM等的研究结果也同样显示了SEI膜的存在对一次锂电池而言由于放电过程中SEI膜将被打破锂电极阻抗很快降低因此其对电池性能的唯一影响只是表现为电压的滞后然而在二次锂电池中由于在电池循环过程中金属锂电极表面积的不断扩大形成SEI膜的反应将不断增加这被描述为锂电极的不可逆循环效率从而导致金属锂电极循环容量的衰减这一过程几乎发生在所有的金属锂电极与锂合金电极二次锂电池中虽然在金属锂电极表面形成SE