1、l鋰離子電池和電解液ll鋰離子電池電解液的組成和設計鋰離子電池電解液的功能和種類l電解液的指標分析和使用lGenerated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.鋰離子電池電解液基礎知識介紹與發展中的東莞杉杉1 鋰離子電池和電解液電解液在電池中的作用就是鋰離子在電極之間的傳輸媒介，在電池工作過程中，電解液保證鋰離子傳輸的連續進行，是電池的重要組成部分。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.1.1 鋰離子電池高的電化學操作窗口需

2、求Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.1.1 鋰離子電池長的循環壽命300次1000次Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.1.1 鋰離子電池表面化學的典型實例SEIGenerated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.1.2 幾個重要的概念（1）Nonaqueous（【化學】非水的）aprotic（非質子）（2）Passivat

3、ion（鈍化）the inert component（惰性組分）（3）The redoxpotential（氧化還原電勢）electrochemical stability（電化學穩定性）Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.1.3 鋰離子電池對電解液的基本要求（1）要求是離子的良好導體和電子絕緣體，保證鋰離子遷移和控制自放電；（2）要求有寬電化學窗口，保證在工作電壓下正極和負極表面電解液不發生分解；（3）良好的熱穩定性，使用溫度范圍盡可能寬；（4）要求良好的化學穩定性，和隔膜、活性物質、 集流體、包

4、裝物不發生化學反應；（5）安全、低毒，對環境友好；Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.ll鋰離子電池中電解液的作用就是Li+從一個電極傳輸到另一個電極的傳輸媒介。工作過程中，電解液保證Li+傳輸的連續穩定地進行，是電池的重要組成部分。電解液的主要組成部分如下：有機溶劑：EC/DMC/DEC/EMC/PC/鋰 鹽: LiPF6添 加 劑: VC/BP/ES/PScontaminate：N2/CO2/O2/HF/H2OGenerated by Foxit PDF Creator Foxit Softwa

5、re For evaluation only.2 鋰離子電池電解液的基本組成和設計（3） 化學穩定性好，不和電池其他部件發生反應；（4）液體范圍寬，沸點要高，溶點要低；碳酸酯（5）安全，無毒，經濟；電解質鹽（1）可溶解能力強，容易溶解在溶劑中（2） 電化學穩定性好（3） 對電池其他組成化學穩定性好（4） 無毒，熱穩定性好六氟磷 酸鋰Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.2.1 理想的鋰離子電池電解液的有機溶劑/電解質的要求有機溶劑：（1）介電常數高，溶解鋰鹽能力強；（2）流體的粘度低，有利于離子遷移；

6、2.2 電解液中有機溶劑的基本組成環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯介電常數要高，粘度低有利于提高離子電導率矛盾：介電常數高的溶劑極性自然大，因此粘度高熱穩定性好，使用溫度寬Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.Ionic conductivity ：Thermal stability：LiAsF6 LiPF6 LiTf LiClO4 LiBF4 LiImLiAsF6 LiTf LiBF4 LiClO4 LiTf LiPF6Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software

7、 For evaluation only.2.3 鋰電電解液中的鋰鹽性能比較Average ion mobility： LiBF4 LiClO4 LiPF6 LiAsF6 LiTf LiImDissociation constant： LiTf LiBF4 LiClO4 LiPF6 LiAsF6 LiIm2.4 鋰電電解液中的各種添加劑一Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.2.4 鋰電電解液中的各種添加劑二Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software F

8、or evaluation only.粘度.250200150.00 .2.0040 .600.8.0100.1.0 20140.配比D E C / DM CD M C / EM CD E C / EM CP C / D ECP C / E MCM P C / EM CP C / M PC100050000Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.2.5 電解液的配方設計：需要實現對多孔復合電極的潤濕和滲透三元體系粘度曲線圖(EC:35%;V:100r/min)lPassivation Phenomena

9、 in ElectrochemistryThe kinetics of the simplest solid electrolyte interphase (SEI) electrode shouldinclude three stages: charge transfer across the solution-film interface, ionmigration through the surface films, and charge transfer in the film-metalinterface. It is reasonable to assume that the io

10、n migration is the rate-determining step.SEIELECTRODEGenerated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.2.5 電解液的配方設計：SEI膜的穩定性控制llll溶點和沸點的問題SEI的高溫穩定性問題和低溫傳導能力鋰鹽的穩定性控制低溫條件下的粘度的問題Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.2.5 電解液的配方設計：電解液的高低溫性能的控制lllllEthers（醚）Thes

11、e include diethyl ether; members of the glyme family, namely,polyethers of thetype (e.g., dimethoxyethene for n=l), cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF) and 2-methyl tetrahydrofuran; and cyclic acetals such as 1-3 dioxolane.Esters（酯）These include methyl formate, methyl and ethyl acetate, and

12、GBLAlkyl carbonatesThese include cyclic compounds such as butylene, propylene, and ethylenecarbonates (BC, PC, EC), and linear compounds such as dimethyl, diethyl carbonates,ethyl-methyl carbonate, etc. (DMC, DEC, EMC).Inorganic SolventsThe most common inorganic solvents used in batteries were (thio

13、nylchloride), and(sulfuryl chloride). The former solvent was used in both secondary and primary Li batterysystems, while the latter could only be used in primary Li batteries 34.MiscellaneousSolvents such as acetonitrile, nitromethane, N,N-dimethyl formamide, dimethylsulfoxide, sulfolane, and methyl

14、 chloride are also often used in nonaqueouselectrochemical studies.Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.2.5 電解液的配方設計：電化學窗口問題（3.64.2V）The nonaqueous solvents that are commonly used in electrochemistrycan be classifiedas follows 33:2.5 電解液的配方設計：電化學窗口問題和純度和雜質有關Generated by

15、Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.llllllll常規型電解液安全型電解液：過充型、阻燃型；高溫型電解液低溫型電解液動力型電解液高容量型電解液長循環壽命型電解液電池類型分類：鋼殼電解液圓柱電解液鋁殼電解液軟包裝電解液l電池類型分類：液態電解液凝膠電解液Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.3 鋰離子電池電解液種類lllllllFor anode passivationFor cathode protectionFor overch

16、arge protectionFor wettingFor flame retardationFor improving electrolyte conductivityOther functions desired? Over-discharge protection, anti-aging?Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.3 鋰離子電池電解液的主要功能llllll酸度水份電導率色度密度其它酸堿滴定法H+OH-=H2OKarl Fisher 法H2O I2 RNHSO3CH3+2RN RNH

17、SO4CH3+2RNH +I(甲醇溶液中)電導率儀比色法/分光光度計密度計離子分析、蒸汽壓、閃點Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.4 鋰離子電池的電解液的分析項目主要分析儀器的列舉和說明微水份分析卡爾費休法測定水份原理：I2發生氧化還原反應時需與定量的H2O參加反應。 KF庫侖滴定法中，電解質電化學法直接電生所需的碘，高精度配加碘利用電荷與電生碘之間嚴格的定量關系，以此來計算水份的含量。在雙鉑電極施加穩定的交流電壓，電位法指示終點，當有很少量的游離碘時，Pt 指示電極兩端的電壓差急劇降低，利用這一

18、變化確定終點。注意事項：取樣的準確性是保證檢測精度的前提條件Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.ll原理：在電解質溶液中，插入兩個電極，接上直流電源，溶液中的正負離子在電場的作用下產生遷移，正負離子分別向相反的方向運動，溶液的這種性能稱為溶液的導電性，電解質的導電能力常用電導來表示，電導是電阻的倒數，電導率是電阻率的倒數。注意事項電極應每二個月進行常數標定，如果常數有變化應及時更換。測量前，應保持電極干燥或用被測試樣沖洗過。測試后要用蒸餾水沖洗電極三次。補測溶液溫度范圍為1535，最好在2030之間

19、，因為此時的線性關系最好。電極插頭座絕對防止受潮，以免造成不必要的測量誤差。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.4.1 主要分析儀器的列舉和說明電導率儀色號01020304050貯備液(ml)00.51.01.52.02.5加水量(ml)109.59.08.58.07.54.1 主要分析項目的列舉和說明色度檢測/分光光度計1比色用K2Cr2O7液：在120干燥至恒重，稱0.4000g置500ml稱量瓶中，加適量水溶解并稀釋至刻度。搖勻，即得，每1ml溶液含有0.800mg的K2Cr2O7。2比色用C

20、oCl2液:取CoCl2 6H2O約32.5g，加適量的鹽酸溶液 (1-40)，使溶解成500ml。 精密量取2ml置錐形瓶中，加水200ml搖勻，加氨試液至溶液由淺紅色轉變至綠色后，加醋酸-醋酸鈉緩沖液(PH6.0)10ml，加熱到60C，再加二甲酚橙指示劑5滴，用乙二胺四醋酸二鈉溶液(0.05mol/L)滴定至溶液顯黃色，每1ml的乙二胺四醋酸二鈉溶液相當于11.90mg的CoCl2 6H2O。根據上述測定結果，在剩余的原溶液中加適量的鹽酸溶液(1-40)，使每1ml溶液中約含59.5mgCoCl2 6H2OGenerated by Foxit PDF Creator Foxit Soft

21、ware For evaluation only.lll原理：利用酸堿滴定的原理，H+OH-=H2O，溴百里酚藍指示劑在PH=6.07.6時溶液有一個由黃色藍色的突躍來確定終點。操作方法31 向250 ml的三角瓶中倒入約100ml的冰水混合物。32 加入指示劑溴百里酚藍（0.1%）23滴。33 用0.01mol/L的氫氧化鈉溶液滴定冰水混合物做空白，此時溶液由黃色變為藍色，記錄此時的氫氧化鈉溶液的讀數V0。34 向空白溶液中加入用注射器取來的試樣S(約20ml)，此時溶液由藍色變為黃色，繼續滴加氫氧化鈉溶液，直至溶液由黃色變為藍色為止。記錄此時的氫氧化鈉溶液的讀數V1，由此可得出滴定電解液中

22、HF所消耗的氫氧化鈉溶液的體積數為V= V1-V0。注意事項41 標準溶液在常溫下保存時間不得超過二個月。42 0.01mol/L的氫氧化鈉溶液應于臨用前用煮沸并冷卻的水稀釋,必要時重新標定。43 滴定速度要先快后慢，以防止二氧化碳的干擾及過量。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.4.1 主要分析項目的列舉和說明滴定酸度分析l產品標準：外觀水份游離酸（以HF計）電導率（25）密度（20）10（Haze）20ppm50ppm0.3 ms/cm0.03g/cm3l我司的電解液產品已經粘貼了易碎防偽標識，

23、包括包裝桶的大法蘭和氣液相口的快開接頭，這項標示有如下意義。 運輸的問題，防偽標示路途損毀，要由運輸公司負責； 客戶收貨，客戶的收貨部門要求仔細檢查防偽標示狀態，一旦發現標示損壞，請立刻提出異議；一旦收貨，視為認可標示良好。所有包裝物的大法蘭打開的電解液，我們不再承諾其品質保證。l電解液包裝物的封壓為從液相快開接頭充氬氣封壓0.040.06Mpa，收貨時如果沒有氣體封壓表示電解液失去了惰性氣體保護；電解液如果短時間擱置不用也需要從液相口充氬氣封壓惰性保護。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.4 .2

24、電解液的產品標準和收貨事項電解液的儲存最好是在獨立、陰冷、有排氣裝置、遠離火源、避免陽光直射的倉庫。且不能與酸堿、氧化物一起存放。倉庫溫度要求低于30，能夠控制在25左右的環境溫度會更好，最好室內防塵、防潮。理想的儲存條件是在205，相對濕度30%-40%范圍內。未開封的電解液，我司產品保質期為6個月。保質期是有儲存條件保證的，只有合適的儲存條件才能保證產品的質量。客戶的倉儲條件是我們客戶經理需要特別關注的地方，條件越差，產品的儲存環境越熱，產品的保質期越短。六氟磷酸鋰有機鹽電解液在運輸過程中須輕裝輕卸，請勿碰撞，以免出現危險；應使用冷藏或通風的有貨廂的汽車、火車、輪船等交通工具運輸。Gene

25、rated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.4.3 電解液的儲存和運輸避免水、氧的污染電解液屬于易變色變質的產品，尤其是含有功能添加劑的電解液，由于添加劑的穩定性差而更影響電解液的保質期，建議盡快使用，如果不能馬上使用儲存條件的保障非常重要。4.4 電解液的使用避免水、氧的污染 使用六氟磷酸鋰有機鹽電解液時環境水份應在小于20ppm的手套箱中進行，工作中佩戴合理的防護用品，避免身體、皮膚直接接觸。 電解液桶有氬氣保護，有一定壓力，在使用中切勿拆卸氣相閥頭和液相閥頭，也不允許隨意按下快開接頭的凸頭，以免造成泄漏或其它

26、危險。接管時一定要戴護眼罩，使用時一定要使用專用快開接頭。 檢測合格的電解液建議一次性用完，開封的電解液很容易因為沒有氣氛保護等原因而變質，請客戶在使用過程中注意及時充氬惰性保護，防止變色。 電解液不建議使用玻璃器皿盛放，玻璃的主要成分是氧化硅，氧化硅和氫氟酸反應生成腐蝕性、易揮發的氣體四氟化硅，此氣體有毒會對人造成傷害； 現場可以使用的電解液容器和管道材料包括：不銹鋼、塑料PP/PE（PE是透明的）、四氟乙烯等； 現場使用過的抹布或者紙巾請及時集中并密封（如帶蓋的垃圾桶）存放，可以減少揮發點，并要求及時處理掉；使用過程中須定時、定期的對操作間進行通風氣體置換，且避免室內有打火、明火現象 本產

27、品對人體有害，有輕微刺激和麻醉作用。使用過程中注意不要讓電解液濺入眼睛內和皮膚上，如有此情況，迅速用清水沖洗，嚴重者，速到醫院醫治。 使用中如出現泄漏，應及時切斷電源，無關人員脫離現場，戴上呼吸器，穿防護服，用沙土等惰性材料吸收，再擦洗干凈。 本產品為危險物第四類，危險等級II。 如遇火情，使用CO2、干粉滅火器。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.llllll東莞杉杉的前身是東莞市錦泰電池材料有限公司，最早成立于2001年，是中國國內首家鋰電池電解液材料生產商，至今已有近6年的研發、制造與市場經驗

28、。杉杉科技自2004年3月進入電解液市場，2005年3月正式收購錦泰公司，成立東莞市杉杉電池材料有限公司，年產能為1000噸。東莞杉杉由上海杉杉科技有限公司、寧波杉杉股份有限公司共同投資創建，注冊資金2500萬元人民幣，總投資達6000余萬元。專業致力于鋰離子電池電解液的研發、生產和銷售。2007年4月，東莞杉杉將完成二期新廠擴產，年產能將達到2000噸。中國國內最大的鋰離子聚合物電池電解液生產商。為中國國內最大的聚合物鋰電廠家提供全套的聚合物電解液產品。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.5 東莞杉杉的技術特色和產品格局公司簡介l電解液生產流程和特點全封閉管道物料輸送系統和配料系統先進包裝物清洗控制系統高級惰性氣體處理系統較強原材料的提純處理能力提純后溶劑六氟磷酸鋰添加劑混合罐裝后處理提純溶 劑ll包裝物的潔凈度控制各單組份的品質控制原材料的品質控制精餾工序的過程控制ll混料主工藝的過程控制設備保證電解液Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only.