Page 205 - 化工工艺理论及技术

第七章 锂离子电池安全技术研究进展

+
电解液电导率下降、阻抗增大，而 Li 去溶剂化是导致阻抗增加的重要原因。电
解液的组成包括锂盐、溶剂和功能性添加剂，其中溶剂和锂盐很大程度决定了电
解液的电导率，而添加剂可以改变锂盐的溶剂化状态。因此，通过对电解液进行

改性来提高电池低温性能可以采取以下几种措施：采用低黏度的溶剂代替高黏度
的溶剂，促进锂离子传导；选择容易解离的锂盐；使用添加剂改性电解液。
（一）锂盐
锂盐是调节电池低温性能的关键因素。理想的锂盐应该具有以下特点：低解

离能、高溶解度。低解离能确保锂盐的导电性，高的溶解度有利于锂离子在溶液
中充分迁移；稳定性好。在高温、高压下，热、化学、电化学稳定性均良好；易
形成稳定的 SEI 膜。SEI 膜对电池的循环稳定有很大的帮助，成膜添加剂的加入
可以改善这部分性能；和 Al 集流体可以形成有效钝化层，防止锂盐高压下腐蚀

Al 箔。常用的锂盐有 6 种。
LiPF 6 因其导电性高、与电极材料的相容性好、电极表面具有较低的阻抗，
因此在商业锂离子电池中得到了广泛的应用。LiPF 6 在非水溶液中溶解性能好，
不会腐蚀 Al 集流体，并能在 Al 箔上形成一种稳定的钝化膜。但由于 LiPF6 的耐

热性较差，易发生分解。另外，LiPF 6 对水也非常敏感，易与水发生副反应生成
HF，从而破坏电极表面的 SEI 膜并且溶解电池正极的活性物质，导致电池循环
过程中容量急剧降低。
LiBF 4 主要作为添加剂使用，具有广泛的操作稳定性，良好的高温稳定性

和出色的低温性能。然而，它与碳负极的兼容性差，离子电导率低，这意味着
LiBF 4 作为独立的锂盐的用途有限，通常与导电性更强的锂盐结合使用。LiBF 4
的电解液的离子电导率和 SEI 特性较差，但其在低温下可以实现比 LiPF 6 更好
的电池性能。当使用 LiBF 4 时，电池容量明显降低。由于其电化学性能一般，

LiBF 4 并没有得到广泛普及。
LiTFSI 的热分解温度在 360℃以上，并具有抗水解性。此外，LiTFSI 在低
温下的离子电导率高，0.9mol/L 的 LiTFSIEC/DMC/EMC（15/37/48）电解液在 -40℃
时的离子电导率为 2.0mS/cm。然而，电压高于 3.7V 时，LiTFSI 会强烈腐蚀 Al

集流体。
LiFSI 是一种较为特殊的锂盐，具有高解离能力，有利于 SEI 的形成，同时，
也可有效地改善低温放电的特性，抑制软包电池的胀气。与 LiTFSI 相比，LiFSI

·191·