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锂电池电解液专用分子筛
电解液是锂离子电池(LIB) 四大关键材料之一,由高纯有机溶剂、电解质锂盐、添加剂等在配制而成。电解液在正负极之间起传导锂离子作用,被称为锂电池的“血液”,对电池的安全、性能和成本有重要影响。2020 年全球六氟磷酸锂产量约为64000吨,电解液产量约为50.7万吨,生产主要集中于日本、韩国和中国。在我国电解液及其溶剂、添加剂已经基本实现国产化,但六氟磷酸锂大部分仍需进口,且价格高昂。锂离子电池电解液一般使用液体酯类有机溶剂。
锂电池电解液主要成分:
- 锂盐:主要起到提供导电离子的作用。六氟磷酸锂LiPF6,四氟硼酸锂LiBF4,高氯酸锂LiClO4、六氟砷酸锂LiAsF6
- 有机溶剂:主要作用是溶解锂盐,使锂盐电解质形成可以导电的离子。碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯,碳酸二乙酯,碳酸二甲酯,碳酸甲乙脂,五氟化磷
- 添加剂:一般起到改进和改善电解液电性能和安全性能的作用。
a. (VC)、亚硫酸乙烯酯(ES)和SO等;
b. 防止过充电(添加联苯)、过放电;
c. 阻燃添加剂可避免电池在过热条件下燃烧或爆炸,如添加卤系阻燃剂、磷系阻燃剂以及复合阻燃剂等;
d. 降低电解液中的微量水和HF含量。烷烃二亚胺类化合物能和水分子的H键结合,从而阻止水和LiPO6的反应另外AL2O3, MgO2, BaO, 锂或钙的碳酸盐也能和HF反应从而减少HF对电池的影响。
有机溶剂介电常数小、溶解无机盐电解质的能力差,电导率不高(一般在10-2-10-3S/cm。比水溶液低1-2个数量级)。对痕量水特别敏感,含水量必须控制在20mg/kg以下(也就是200ppm),HF必须控制在50mg/kg以下(也就是500ppm)。
电解液是对水分高度敏感的化学品,主要原因与LIPF6的易水解特性有关,水解水解,当然需要水作为原料,所以有了水,也就有机会生成HF,POF3等有害成分,破坏SEI膜。所以,电解液中,对水分的管控一直是比较严格的,通常要求在20PPM以下,实际生产中一般控制在15PPM甚至10PPM以下。
电解液溶剂拿过来的时候通常是水分比较高的,要用到分子筛脱水。一般的手段没有办法把水分脱除到如此水平,分子筛的吸附能力在这个方面特别突出,所以,已经是行业规则了。创格科技研发生产的CG-Li203型,CG-Li204型,CG-Li205型,是专门用于电解液干燥的分子筛,具有强度高,落粉低,干燥深度更高、性价比优异等优点,广泛被国内外电解液生产厂家选用,填补了国内的空白。而日本厂家发展出的锂化分子筛,比较细粒的一种,能够用于电解液除酸除水,不过接近千元的高昂价格使人望而生畏,更不可能用来再生电解液了。另外英特格(Entergris)也研发过一种圆柱型的过滤装置,电解液通过之后然后除去酸度,也同样存在着使用成本高,处理速度不够快且无法再生的天然缺陷,最终没有产业化成功。
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