锂离子电池电解液中使用锂盐的对比

 锂离子电池能量密度大、工作电压高、无记忆功能、使用寿命长，是目前应用最广的可充式电池。随着其应用领域的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、倍率性能、适用温度、循环寿命和安全性等都提出了更高的要求。电解质是锂离子电池的重要组成部分，而锂盐作为液体电解质的关键组分，是决定电解液性能的重要因素，是攻克锂离子电池性能提升难题的突破口之一。本文将对LiPF₆以及各种新型锂盐进行对比。

锂盐是电解液中锂离子的提供者，LiPF₆(六氟磷酸锂)是目前最常见的锂盐，LiBF₄(四氟硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiDFOB(草酸二氟硼酸锂)、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、LiPF₂O₂(二氟磷酸锂)和LiDTI(4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂)等新型锂盐的开发也逐渐受到了科研人员的重视。其优缺点对比如下表：

锂盐	优点	缺点
LiPF6	(1)在非水溶剂中具有合适的溶解度和较高的离子电导率； (2)能在Al箔集流体表面形成一层稳定的钝化膜； (3)能协同碳酸酯溶剂在石墨电极表面生成一层稳定的SEI膜	热稳定性较差、易发生分解反应
LiBF4	工作温度区间宽，高温稳定性好，低温性能优，能增强电解液对电极的成膜能力，抑制Al箔腐蚀	离子电导率较低，有很大局限性，常与电导率较高的锂盐配合使用
LiBOB	较高的电导率、较宽的电化学窗口、良好的热稳定性、较好的循环稳定性，对正极Al箔集流体具有钝化保护作用	溶解度较低，在部分低介电常数溶剂中几乎不溶解
LiDFOB	成膜性好、低温性能好，与电池正极有很好相容性；能在Al箔表面形成一层钝化膜，并抑制电解液氧化	售价较高
LiFSI	电导率高、水敏感度低和热稳定性好	对Al箔的腐蚀电位4.2V
LiTFSI	较高的溶解度和电导率，热分解温度超过360℃，不易水解	电压高于3.7V时会严重腐蚀Al集流体
LiPF2O2	较好的低温性能；作为添加剂使用，有利于降低电池界面阻抗，有效提升电池的循环性能	溶解度较低
LiDTI	更好的热力学稳定性；可在4.5V电压下稳定存在，具有高的锂离子迁移数，能满足商品化正极材料的充放电需求。	合成要求高

理想电解质锂盐需具备哪些特性呢？

（1）低解离能和较高的溶解度：低解离能保证锂盐溶解后形成的电解液具有较高的电导率，进而实现电池的高倍率；高溶解度保证电解液中具有足够的锂离子进行传输。

（2）较好的稳定性：当电池在高电压、高温下工作时，锂盐不会与其他组分发生反应。

（3）良好的SEI 成膜性能，以保证后续循环过程中电解液不会被持续消耗。

（4）对Al 集流体具有良好的钝化作用，防止高电压下腐蚀Al箔。

（5）成本低廉，无毒无公害。

        电解液对电池循环寿命、倍率性能、适用温度和安全性等都具有重要影响。锂盐作为电解液中锂离子的提供者，显著影响电解液的性能。LiPF₆是当前应用最为广泛的锂盐，但其热稳定性差、对水敏感，因而寻找各项性能优异的新型锂盐成为当前研究的重点。LiBF₄、LiBOB、LiTFSI、LiFSI、LiPF₂O₂和LiTDI等新型锂盐虽然能避免LiPF₆的缺点，却在电导率、铝箔腐蚀和价格方面存在问题。因此，至今尚且没有任何一种锂盐能够完全替代LiPF₆，还需要研究人员进一步优化开发。