一、 鋰電池簡(jiǎn)介鋰電池(lithium battery)是指電化學(xué)體系中含有鋰(包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)的電池。
鋰離子電池的基本構(gòu)成包括:正極、負(fù)極、電解液、其他配件等等。鋰離子電池由于具有能量密度高、輸出電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),在電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用。
圖1 鋰離子電池的基本組成
電解液主要成分在鋰離子電池中zui重要的組成部分是電極材料和電解液。
圖2 電解液常用組成
溶劑是溶質(zhì)和添加劑的載體。溶劑是溶質(zhì)周圍的微觀環(huán)境,它決定溶質(zhì)的離子化和溶劑化程度。溶劑的性質(zhì)取決于它的成分和分子結(jié)構(gòu)。溶劑分子相互間的作用力決定著溶劑的粘度、蒸汽壓、凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)等。溶劑分子和溶質(zhì)分子間的作用力又影響溶質(zhì)的溶解度和溶劑化程度。同時(shí),溶劑又是決定作業(yè)電解液運(yùn)用溫度規(guī)模的關(guān)鍵因素之一,對(duì)電解電容器電功能影響*。其中,鋰電池電解液的主要溶劑成分如下:
1.碳酸乙烯酯:分子式: c3h4o3
透明無色液體(>35℃),室溫時(shí)為結(jié)晶固體。沸點(diǎn):248℃/760mmhg ,243-244℃/740mmhg;閃點(diǎn):160℃;密度:1.3218;折光率:1.4158(50℃);熔點(diǎn):35-38℃;本品是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶劑。在電池工業(yè)上,可作為鋰電池電解液的優(yōu)良溶劑。
2.碳酸丙烯酯 分子式:c4h6o3
是一種優(yōu)良的極性溶劑。本產(chǎn)品主要用于高分子作業(yè)、氣體分離工藝及電化學(xué)。
3.碳酸二乙酯 分子式:ch3ocooch3
無色液體,稍有氣味;蒸汽壓1.33kpa/23.8℃;閃點(diǎn)25℃(可燃液體能揮發(fā)變成蒸汽,跑入空氣中。溫度升高,揮發(fā)加快。)熔點(diǎn)-43℃;沸點(diǎn)125.8℃;溶解性:不溶于水,可混溶于醇、酮、酯等多數(shù)有機(jī)溶劑;密度:相對(duì)密度(水=1)1.0;相對(duì)密度(空氣=1)4.07;穩(wěn)定性:穩(wěn)定;危險(xiǎn)標(biāo)記7(易燃液體);主要用途:用作溶劑及用于有機(jī)合成。
為保證鋰離子電池產(chǎn)品的高溫長(zhǎng)壽命,對(duì)電解液用的溶劑有如下基本需求:
具有寬的溫度改變規(guī)模、高的沸點(diǎn)和低的凝固點(diǎn)。具有小的飽和蒸汽壓。由于電解液飽和蒸汽壓取決于溶劑的飽和蒸汽壓,而有小的飽和蒸汽壓的電解液,可大大提高電池的壽命。需求有較低的粘度,且粘度隨溫度改變要平整。由于低粘度,離子的搬遷快,改進(jìn)了電解電容器的頻率特性;同時(shí)低粘度也易浸透入陽(yáng)極微孔中,使電解電容器的等效串聯(lián)電阻削減。盡可能有較大的電容率和較小的介質(zhì)損耗?;瘜W(xué)穩(wěn)定性好,與它相接觸的材料不被腐蝕和不被溶脹。易于溶解溶質(zhì),溶劑一溶質(zhì)間有*的溶劑化效應(yīng)。無毒或毒性極低,環(huán)保型溶劑。電解液蒸汽壓的重要性近年來關(guān)于鋰離子電池引發(fā)的火災(zāi)甚至爆炸的報(bào)道己屢見不鮮,主要是由于在電池高溫使用過程中,電解液的蒸汽壓越大,揮發(fā)性越大,造成了電池內(nèi)部壓力過大的結(jié)果。因此,鋰離子電池的安全問題引起人們普遍的關(guān)注;同時(shí)安全問題也是制約鋰離子電池向大型化、高能化方向發(fā)展的瓶頸。
蒸汽壓測(cè)定儀在電解液的生產(chǎn)安全研究方面的應(yīng)用在《鋰離子電池電解液的安全性研究進(jìn)展》文章中從電解液的燃燒性能和電池電極材料的熱穩(wěn)定性兩個(gè)角度,分別介紹了無閃點(diǎn)溶劑和阻燃電解液方面的研究狀況,以及電極材料與電解液之間和電解液自身的熱穩(wěn)定性的影響因素和改善其熱穩(wěn)定性的措施。
在通常狀況下,傳統(tǒng)的己二酸銨/乙二醇加水體系工作電解液基礎(chǔ)上,通過調(diào)整組分,使電解液的沸點(diǎn)提高,蒸汽壓降低,組合成能滿足要求的優(yōu)良電解液,適用范圍從-40~+85℃拓寬到-40~+105℃,且不必加入另外的任何添加劑。
在溶劑方面,單用乙二醇已經(jīng)可以滿足135℃使用要求,但由于使用了氣密性好的丁基膠,選擇乙二醇以及其它多元醇類溶劑混合來降低飽和蒸汽壓,更能有效的防止電容器高溫工作時(shí)過早鼓底。
蒸汽壓測(cè)定儀在軟包裝鋰離子電池研究方面的應(yīng)用在中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院發(fā)表的《軟包裝鋰離子電池有機(jī)電解液的電化學(xué)行為》一文中制備了軟包裝鋰離子電池,并研究了電解質(zhì)與四種混合溶劑的電解液組成的鋰離子電池。并測(cè)試了電解液的蒸汽壓和電池的高溫貯存性能等。
在文中,作者研究了電解液的電化學(xué)特性,以及γ-丁內(nèi)酯對(duì)電解液蒸汽壓的影響。提到軟包裝鋰離子電池在338k的溫度環(huán)境下工作時(shí),電池的厚度變化小,電池安全性好。軟包裝鋰離子電池由于所采用的鋁塑復(fù)合膜質(zhì)地柔軟,很小背壓,會(huì)導(dǎo)致電池嚴(yán)重膨脹。因此,要求電解液在323k以上的溫度環(huán)境中具有更低的蒸汽壓。
圖3為電解液1mol/l lipf6 ec/dmc(質(zhì)量比1:1),1mol/l lipf6 ec/gbl(質(zhì)量比4:3)和1mol/l lipf6 ec/dmc/gbl (質(zhì)量比4:4:3)在273~373k溫度范圍內(nèi)的蒸汽壓。由圖可知,ec/dmc電解液的蒸汽壓值隨著溫度的升高而迅速增大,尤其是當(dāng)溫度高于313k,蒸汽壓的變化速率非常大。ec/ gbl與ec/dmc/gbl電解液的蒸汽壓的變化較小,說明這兩種電解液受到的溫度影響較小。
圖3 電解液蒸汽壓與溫度的變化關(guān)系
a :1mol/l lipf6 ec/dmc(質(zhì)量比1:1)
b :1mol/l lipf6 ec/gbl(質(zhì)量比4:3)
c :1mol/l lipf6 ec/dmc/gbl (質(zhì)量比4:4:3)
總的來說,做這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究的主要目的就是研究如何才能讓電解液的蒸汽壓減小,增加電池的使用壽命。
蒸汽壓測(cè)定儀在電解液的運(yùn)輸和存儲(chǔ)中的應(yīng)用電解液一般都是易燃的有機(jī)溶劑,如果其蒸汽壓非常大,很容易就會(huì)揮發(fā),那么在存貯或使用過程中會(huì)有蒸發(fā)散失,同時(shí)揮發(fā)出的蒸汽和空氣結(jié)合,遇到明火后很容易就會(huì)發(fā)生火災(zāi)或者是爆炸。所以,安監(jiān)總局印發(fā)的關(guān)于《化學(xué)品物理危險(xiǎn)性鑒定與分類管理辦法》及《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書》中對(duì)于危化品易燃液體分類包裝存儲(chǔ)運(yùn)輸明確規(guī)定了蒸汽壓測(cè)試的必要性。因此,蒸汽壓的測(cè)試是非常有必要的。
grabner minivp vp vision
飽和蒸汽壓測(cè)試儀產(chǎn)品介紹
屏幕:10英寸工業(yè)級(jí)全彩觸摸屏壓力范圍: 0-2000kpa溫度和壓力的精度為±0.01現(xiàn)代化的app操作界面*的2-d correctiontm算法,在滿量程內(nèi)具有zui高的度。sampling protm閥,更有效的防止樣品交叉污染。溫度和濕度的耐受性認(rèn)證:en60068-2-1、en60068-2-78、en60068-2-14具有測(cè)試完成提示功能原油測(cè)試無需額外的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng),可直接進(jìn)樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量巨增,大于100,000個(gè)具有結(jié)果查詢系統(tǒng)功能具有cockpittm軟件功能,可以輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和局域數(shù)據(jù)分享與整合。氣液比:0.02-100/1*的熱電溫度控制系統(tǒng)---無需額外的冷卻系統(tǒng),輕輕松松快速降溫*的活塞自潤(rùn)滑系統(tǒng),大大延長(zhǎng)了活塞系統(tǒng)的使用具有中英文等多種操作語(yǔ)言,用戶也可以自己定義pdf結(jié)果導(dǎo)出格式,同時(shí)可以附帶溫度和壓力變化圖fast modetm方法:運(yùn)行d5191和d5188防振動(dòng)和防碰撞認(rèn)證:en60721-3-2多點(diǎn)測(cè)試功能:可任意設(shè)定10個(gè)溫度點(diǎn)(0-120℃間,非等間距溫度設(shè)置),一次進(jìn)樣,得出多點(diǎn)測(cè)試結(jié)果。適合評(píng)價(jià)油品和研究程序微掃功能:可以設(shè)定間隔從1 ℃到10 ℃ ,等間距溫度的蒸汽壓曲線測(cè)試功能(0-120 ℃ ),適合評(píng)價(jià)油品和研究公司簡(jiǎn)介是世界上的石油石化產(chǎn)品檢測(cè)儀器制造廠商,于1987年由dr. werner grabner創(chuàng)建,總部位于美麗的音樂之城維也納。 “創(chuàng)新、質(zhì)量、用戶滿意”的價(jià)值理念,20多年來不斷為石油石化領(lǐng)域的客戶提供、、方便的實(shí)驗(yàn)室/在線檢測(cè)儀器儀表。 grabner儀器公司團(tuán)隊(duì)富于創(chuàng)新,產(chǎn)品設(shè)計(jì)*,早在1999年就開發(fā)出新型的蒸汽壓測(cè)試方法,并為astm協(xié)會(huì)采納收編成astm d6377、6378和
astm d6450系列標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí),dr. grabner被astm協(xié)會(huì)授予“杰出成就獎(jiǎng)”。2003年,grabner儀器公司再次被astm協(xié)會(huì)授予“杰出成就獎(jiǎng)”,以表彰grabner在開發(fā)新閃點(diǎn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法astm d6450和astm d7094標(biāo)準(zhǔn)中的杰出貢獻(xiàn)。1993年,grabner儀器公司在業(yè)界通過iso9001質(zhì)量體系認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品質(zhì)量得到客戶稱贊。
上海人和科學(xué)儀器有限公司
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