鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能

姜姍姍

（呂梁學(xué)院，化學(xué)化工系，山西 呂梁 033000）

鋰離子電池作為電池的重要組成部分，其電解液的研究主要分為有機(jī)電解液與無機(jī)電解液兩種[1]，近年來隨著無機(jī)材料科學(xué)的發(fā)展，無機(jī)電解液具有更高的發(fā)展優(yōu)勢，為了解鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能，進(jìn)行鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能研究，鋰本文采用實(shí)驗(yàn)室制無機(jī)電解液與市場購買為0.6‰的兩種無機(jī)電解液，分別進(jìn)行電導(dǎo)率、電容性、充放電性分析，得出在不同溫度下、不同摻雜程度下的，電化學(xué)變化情況，得出切實(shí)可行的數(shù)據(jù)，為鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的發(fā)展提供電化學(xué)參數(shù)。

1 鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能研究的準(zhǔn)備

1.1 鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的準(zhǔn)備

鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液較有機(jī)電解液具有更高的穩(wěn)定性以及電化學(xué)性能，但受無機(jī)電解液制備條件影響，對鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能有著不同的參數(shù)，為此本文采用無機(jī)復(fù)合樹脂、碳酸乙烯酯（C3H4O3）、碳酸丙烯酯（C4H6O3）、碳酸二乙酯（C5H10O3），碳酸甲乙酯（C4H8O3）、六氟磷酸鋰（LiPF6）制備鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液，對鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電導(dǎo)率、電容性、充放電性進(jìn)行分析。鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液主要成分如表1所示：

表1 鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液主要成分

1.2 電化學(xué)性能研究測試設(shè)備的準(zhǔn)備

（1）實(shí)驗(yàn)用電解槽；

（2）實(shí)驗(yàn)用恒溫槽；

（3）100ml容量瓶；

（4）50ml移液管；

（5）梅特勒-托利多InPro 7250ST PEEK電導(dǎo)率測試儀（電導(dǎo)率試驗(yàn)用）；

（6）上海辰華儀器有限公司，CHI 660C電化學(xué)工作站（電容試驗(yàn)用）；

（7）可編程直流電源（充放電用）；

（8）可編程直流負(fù)載（充放電用）；

（9）數(shù)據(jù)采集箱.

2 實(shí)現(xiàn)鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能研究

2.1 鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電導(dǎo)率分析

電解液電導(dǎo)率是形容鋰離子電池導(dǎo)電性的指標(biāo)，導(dǎo)電性是電化學(xué)性能重要的組成部分，分析鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電導(dǎo)率能夠了解鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的導(dǎo)電能力[2]。

準(zhǔn)備，市場有售的某摻雜程度為0.6‰的無機(jī)電解液，以及按照實(shí)驗(yàn)室要求制定無擦雜無機(jī)電解液（擦雜度＜0.2‰）兩份，選擇不同溫度進(jìn)行鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)。

選擇有摻雜電解液與無摻雜兩種電解液的目的是分析摻雜程度對鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能的影響，選擇不同溫度的目的也是為了分析不同溫度對鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能影響。

2.2 鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電容性分析

電解液電容是形容鋰離子電池能夠容納電荷的能力，顧名思義鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電容性，是表征鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液能夠“裝”多少電的指標(biāo)，其電容越大，無機(jī)電解液的“裝”電能力就越強(qiáng)，反之，電容越小，無機(jī)電解液的“裝”電能力就越差。

分析無機(jī)電解液的電容性與測試固態(tài)電容器的方法不同，分析無機(jī)電解液的電容性是利用循環(huán)伏安法，對無機(jī)電解液的電容性進(jìn)行評價的。

由于實(shí)驗(yàn)的限制，本文僅對實(shí)驗(yàn)環(huán)境為20℃，的情況下，進(jìn)行無機(jī)電解液的電容性分析，分析摻雜程度為0.6‰的無機(jī)電解液，以及按照實(shí)驗(yàn)室要求制定無擦雜無機(jī)電解液（擦雜度＜0.2‰）的電容性能。

將兩種電解液置于實(shí)驗(yàn)用電解槽中，加以電極，在電極上施加一個線性掃描電壓，控制恒定掃描速度，達(dá)到預(yù)期位置進(jìn)行反向恒定掃描，到達(dá)起始位置停止。線性掃描過程中，若電極反應(yīng)為O+eR，此時掃描電動勢大于起始電動勢，獲取最大電動勢，記錄波峰電流ipc變化，反向掃描，退回起始位置停止，獲取最小電動勢，記錄波谷電流ipa變化。

2.3 鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的充放電性分析

電解液充放電性是形容鋰離子電池工作穩(wěn)定性的能力，顧名思義分析整個充放電過程，掌握穩(wěn)定工作時的最大電流、以及電壓情況，是鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能重要參數(shù)之一，也是形容鋰電池性能的重要參數(shù)之一。

連接可編程直流電源、加裝電子負(fù)載，連接鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液，配置直流電源進(jìn)線充電，配置電子負(fù)載進(jìn)行放電，繪制鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液充放電性曲線，如圖1所示。

圖1 鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液充放電性曲線

圖1中，分析了分析摻雜程度為0.6‰的無機(jī)電解液，以及按照實(shí)驗(yàn)室要求制定無擦雜的兩種無機(jī)電解液，在20℃、40℃、…、80℃下的充放電情況，其中（a）圖為按照實(shí)驗(yàn)室要求制定無擦雜無機(jī)電解液充放電性曲線，（b）圖為摻雜程度為0.6‰的無機(jī)電解液充放電性曲線。

分析圖（a）、（b）得出無擦雜無機(jī)電解液充放電性能明顯高于摻雜程度為0.6‰的無機(jī)電解液，隨著工作溫度的升高，充放電性能明顯降低，根據(jù)圖（a）、（b）可以讀出充放電時間、電壓變化情況。

又因?yàn)殡娮杪蕿殡妼?dǎo)率的倒數(shù)，根據(jù)電導(dǎo)率可以求出電阻，根據(jù)歐姆定律電流=電壓/電阻，可以求出工作時的最大電流。實(shí)現(xiàn)鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的充放電性分析。

基于電導(dǎo)率、電容性、充放電性分析，完成了本文的鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能分析。

3 結(jié)語

本文對鋰離子電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能進(jìn)行研究，通過電導(dǎo)率分析、電容性分析、充放電性分析，得出電池?zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能，完成本文的研究。

希望本文的研究能夠?yàn)殡姵責(zé)o機(jī)電解液的電化學(xué)性能提供理論依據(jù)。