锂离子电池电解质材料
锂离子电池对电解质的要求是： (1) 应有较高的离子导电性
(2) 对电极有高的锂嵌入量和相容性
(3) 有机溶剂的分解电压要高，以减少自放电和电池内部的气体压力 (4) 使用安全无污染、价格低廉、重量轻、可设计成多种形状 目前锂离子电池中采用的电解质可分为两大类：
? 液体电解质：主要使用锂盐溶解于有机溶剂中制备而得
固体电解质：主要是采用高分子材料为基体的聚合物
1、液体电解质
液体电解质常用的有机溶剂有：
碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、四氢呋喃（ THF）、乙二醇甲醚（ DME）、碳酸二乙酯（DEC）等。以及它们不同配比的混合剂，如： PC＋ DME PC十DME十EC、EC十DEC、EC十DMC、EC十THF、PC＋ EC＋ DEC
对液体电解质的研究主要是解决以下几个突出问题:
(1) 由于锂离子二次电池的负极材料大多为碳材料，所以，电解质与碳负极的相容性是首要问题； (2) 随电压升高，电解质溶液分解产生气体，使内压增大，导致对电池灾难性的破坏； (3) 电池工作温度升高时溶剂的抗氧化能力较低。
电解质所用的锂盐目前主要使用的有：
LiClO4、LiAsF6、LiPF6等。其中LiAsF6性能最佳，但由于有毒、价格较贵，使用较少，在实验室和生产中LiClO4和 LiPF6用的较多。
一般采用锂盐的有机溶剂作为电解液（LiPF/EC+DMC）,但由于水溶液体系的来源方便及导电率高，目前仍在努力开发中。
2、固体电解质
液体电解质虽然有导电性好、与电极相容性好等优点，但也有易渗漏、安全性差、需要坚固的金属外壳、尺寸固定缺乏灵活性、电池组装程序复杂等缺点。为了克服液态锂电池的缺点，人们研究和开发了固体电解质锂离子二次电池。 固体电解质是用高分子材料为基体的复物，具有较高的离子导电性和较良的力学性质，易薄膜成形，柔软质轻、有弹性、不渗漏等特性。 (1) 聚合物／盐复合物
聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐配位具有离子导电性。由PEO和锂钾盐配位的高分子固体电解质(SPE)常温下存在非晶相(无定形区)、晶相(纯PEO相)、富盐相。在室温下电导率为10?6S/cm ～10?7S/cm，因而实际实用价值不大。
(2) 共聚物／盐复合物
无规共聚醚
梳状共聚物 嵌段共聚物 网络结构聚合物 ?
良好电解质的基本选择依据
在低温下有高的离子电导率 ? 对负极有强的抗还原性
? 对正极有强的抗（电）化学氧化性
? 对电极和隔膜有较好的穿透性
? 通常的电解液体系：LiPF6 / EC + DMC ，LiAsF6 , LiClO4;
隔膜
电池隔膜材料在电池内部，不影响电池的能量储备和输出，但其力学性质对电池的性能和安全性能有至关重要的作用。目前努力研究开发微孔膜在电池隔膜中的应用，凝胶电解质和聚合物电解质在进一步探索中。
结语：
当前，锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度大、自放电率小、稳定环保等优势，已成为现代数字化产品的理想电源。随着时代的发展和材料的进步，锂离子电池必将沿着环保、高效、低成本的道理发展。对正极材料而言，研究难点在，满足性能的同时，可以保证结构的稳定性，材料易制备。对负极材料而言，尽量不与电解质溶液发生反应，电容量高，可逆循环好，组织均匀稳定。而电解液要具有良好的离子导电性，良好的力学性能，方便易取。总之，如何解决上述问题以及优化合成工艺将是今后的研究重点。
参考资料：
《锂离子电池原理与关键技术》
《锂离子电池正极材料的研究进展与展望》
2011年7月28日星期四