鋰電池是一種具有高能量密度、高安全性和高循環(huán)壽命的新能源產(chǎn)品，隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展，鋰電池材料中的負(fù)極材料和正極材料逐漸從傳統(tǒng)陶瓷過渡到納米陶瓷和氟硅化合物。而電解液則是鋰電池中的核心部件。電解液的質(zhì)量好壞直接影響著鋰電池的性能和壽命。目前鋰離子電池主要使用電解液為正極材料和負(fù)極材料合成。

鋰電池

有機(jī)硅又稱硅烷、絕緣油、聚硅氧烷、三元氟化硅烷、有機(jī)硅硅烷(SiC)、合成級(1-5)硅烷(2-3-甲基）烯、聚酰胺(PET)、甲基氯硅烷、羥基硅烷、二氧化硅基硅烷、聚四氟乙烯醚-甲基環(huán)己烷以及硅烯烴聚合物等。具有優(yōu)越電化學(xué)性能的有機(jī)硅化合物通常是以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在。它是由SiO2和硅烷共聚而成。硅烷分子中含有一種或幾種特殊的非共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)使電子能夠透過 SiC的表面而生成電子，這就是有機(jī)硅化合物。SiC是一種穩(wěn)定的聚合物晶體顆粒大小約為10~20 nm的硅酸鹽顆粒組成。SiC是一種可逆的電子傳遞膜材料; SiC結(jié)構(gòu)中含有原子鍵連接形成鏈并使其形成網(wǎng)絡(luò)狀。因此電子遷移在化學(xué)鍵中產(chǎn)生。在化學(xué)中，電子可以透過 SiC而不是直接透過它們。因此電子傳遞時(shí)不易產(chǎn)生斷裂和失活現(xiàn)象。

氟化合物是一種無色液體，主要用來替代傳統(tǒng)的碳酸鹽溶液中的碳?xì)浠衔?CH)。氟碳化合物因其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性及機(jī)械性能、耐高溫性能等特點(diǎn)廣受電池生產(chǎn)廠家喜歡。氟碳化合物作為添加劑不僅可以提高電解液的穩(wěn)定性和使用壽命，還可以作為負(fù)極材料進(jìn)行制備及電池循環(huán)壽命。例如用無機(jī)材料來制備Li2CO3溶液與氟碳化合物（如磷酸鐵氟化物）混合制成的電解質(zhì)，經(jīng)過電解后得到的電池電極材料為LiFePO4·3Ni2CO3陽極材料；在充放電過程中，該材料以其良好的熱穩(wěn)定性得到了很大范圍內(nèi)的應(yīng)用；同時(shí)也在LiFe2CO3循環(huán)中不斷得到發(fā)展。

氟化鹽是一種無機(jī)電解液，在堿性條件下與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸氫鈣和氟化氫等有毒氣體，但不產(chǎn)生腐蝕性氣體。氟化鹽在堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)生成氟原子和氧原子。氟化鹽電解液是由各種有機(jī)氟化物組成的有機(jī)化合物。氟化鹽是以有機(jī)氟化物為主體的有機(jī)高分子體系。氟化鹽在常溫下是一種固態(tài)物質(zhì)，遇水后會分解成水和二氧化碳。因此電解液具有極好的溶解性和良好的流動性、低溫性能和防腐性能。在低溫條件下可保持活性物質(zhì)不受影響而保持其優(yōu)良性能。目前氟化鹽應(yīng)用最廣的是作為溶劑以合成各種有機(jī)硅負(fù)極材料和電池正極材料。

金屬鋰(LiCl)是鋰離子在石墨負(fù)極上的一種中間狀態(tài)，同時(shí)也是金屬元素中電導(dǎo)率最大的一種材料。金屬鋰具有高的比容量和優(yōu)異的充放電性能，能夠?qū)崿F(xiàn)較高能量密度、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)。但金屬鋰的成本較高、工藝復(fù)雜。以 Co為電解液的核心原材料是氯化鋰、碳酸鋰和碳酸鈣。在含金屬鋰電解液中添加適量化學(xué)添加劑使其與鋰離子發(fā)生共價(jià)鍵及離子交換反應(yīng)使電池結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)這些反應(yīng)發(fā)生時(shí)，金屬物質(zhì)和電子發(fā)生反應(yīng)析出。金屬鋰在制備過程中將不同溶劑帶入不同的反應(yīng)體系。使用不同方法使金屬鋰電芯和電極之間產(chǎn)生相容性。金屬鋰鹽也是鋰離子電池正極材料中較常用的電解液成分之一，其能夠減少負(fù)極材料之間的相互排斥現(xiàn)象。

近年來，在新能源汽車的帶動下，鋰電池研究發(fā)展迅速，并取得了顯著進(jìn)展。作為鋰離子電池重要的負(fù)極材料之一，磷酸鐵鋰正極材料受到了越來越多的關(guān)注，成為一種研究熱點(diǎn)。然而，由于磷酸鐵鋰具有優(yōu)良的化學(xué)性能（高能量密度、循環(huán)壽命長）、體積穩(wěn)定性好（高機(jī)械強(qiáng)度、無腐蝕等）等特點(diǎn)從而成為目前鋰電池負(fù)極材料的首選電解液。而鎳基電池則不同，因?yàn)殒嚮陔娊庖褐锌膳c鎳形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。且鎳基鋰材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性及機(jī)械性能，其安全性可以得到保障。目前市面上常用的電解液有：氫氟酸鋰(LFA)、乙二醇酸酯鹽-醋酸酯類電解液(PEG)和二苯基甲烷有機(jī)酸-丙酮水溶液。這些電解液均有極高的自粘性和耐水性，能夠有效地保護(hù)電池不被氧化和破壞；同時(shí)又能防止電池過充引起反應(yīng)以及活性物質(zhì)被分解導(dǎo)致循環(huán)過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。