电解液溶剂是液态电池电解液重要组成部分,液态电池主要包括锂离子电池和钠离子电池。钠离子电池和锂离子电池均属于二次电池的一种,工作原理及内部结构一致,主要由正极、负极、集流体、电解液和隔膜组成,所需要的电解液溶剂均为碳酸酯系列溶剂。目前在化学类储能电池中,锂离子电池拥有最优秀的综合性能,包括能量密度、功率密度、循环寿命及安全性等。现阶段的锂电池已经成熟应用于动力、数码、储能等领域;钠离子和锂离子电池研究均起始于 20 世纪 70 年代,由于储能需求日益增长,低成本储能电池技术的需求愈发紧迫,其具备成本低、循环放电性能较好的特点,作为储能电池有较大的优势,钠离子电池近十年研究突飞猛进。但目前因为该电池的理论比容量低,钠离子脱嵌困难等技术难题还在攻关,因此我国的钠离子电池技术仍有待进一步完善与成熟。
电解液溶剂主要应用于锂离子电池领域,目前国内外主要电池制造企业也在积极布局钠离子电池,将来随着钠离子技术的成熟及规模化应用,溶剂应用领域将更加广阔,这将带动电解液溶剂的进一步快速发展。
锂离子电池电解液主要由溶剂、添加剂和电解质组成,根据特性的需要,在一定条件下,按照特定的比例配制而成的,其成本约占锂离子电池生产成本的10%-15%左右。其中电解液溶剂占电解液质量的 80%左右,成本的 22%-28%,是电解液的主要原材料。
有机溶剂是电解液的主体部分,按其结构的不同,主要分为环状碳酸酯类有机溶剂、链状碳酸酯类有机溶剂。环状碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC),其中,EC 相对于 PC 而言,化学稳定性更高、相对介电常数更大,循环性能更佳,因此应用范围相对较广;
链状碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等,其中,DMC 气味小、溶解能力强,对锂电池的电导率提升效果高,低温充放电性能佳,且制作成本低廉,是电解液中使用最为频繁的有机溶剂;醚类有机溶剂介电常数低,黏度小,能有效提升电解液的电导率,但由于性质活泼、抗氧化性不好,不常作为电池电解液的主要溶剂。
就溶剂而言,单一的溶剂通常很难满足锂电池的需求,通常选用两种甚至多种的溶剂混合使用,通常按照体积比 1:1 或者其他特定的比例来混合使用。
目前 5 大溶剂的生产工艺主要包括两大类,环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)双技术路线发展,其中主要以 PO 工艺为主。
来源:新能源创新材料 2023年10月6日