六氟磷酸锂—溶解在寂寞的最深处

发信人: vivian123 版面: 人文学术浏览: 46121 回复: 0

1 楼 vivian123 发表于: 2016/5/24 11:03:39 编辑

这几天东北那边雾霾极其严重，PM2.5等污染物已然严重爆表，对人们的出行以及生产生活带来了极为不利的影响。围阻雾霾必需要从根源上解决能源问题才行，这更加坚定了国家发展新能源的决心。当然，我国也一直在行动，对于新能源的重视与投入十分巨大。那作为新能源的核心部件电池，其重要性也不言而喻，对于二次电池的研究，我国也是不遑多让，特别是在锂电领域，我国本土企业的产能已经排到世界第四的位置（比亚迪）。而作为锂离子电池的四大组成要素（正极材料、负极材料、电解液、隔膜）之一的电解液，自然成为科研人员的研究重点。今天我们就介绍一下组成锂电池电解液的宠儿—六氟磷酸锂。
我本无机物奈何存有机
六氟磷酸锂，白色结晶或粉末，相对密度1.50，性烈而厌水，含水量百万分之一（质量分数）即会反应，生成毒性物质氟化氢。加之其热稳定性差，60℃就会分解，所以，通常情况下它只能存放在无水的环境中，低温隔绝空气。当然，保存在有机溶剂中也是不错的选择。而它本身也易溶于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、乙二醇二甲醚（DME）、四氢吠喃（THF）等有机溶剂，所以为了保证自己的稳定性与可用性，必然是长存于暗无天日的绝世空间内，这是何等的寂寞与萧索啊！
那么它如何在锂电池里面发挥作用呢？它主要还是依托电解液，电解液相当于是在电池正、负极之间起传导作用的离子导体，承担着正负极之间传输电荷的作用，它对于电池的比容量、工作温度范围、循环效率及安全性能等至关重要。此外，电解液和电极材料之间还存在匹配性问题，即同一电极材料在不同的电解液体系中循环性能是不同的，故选择合适的电解液对电池的性能来说极为重要。传统的水溶剂体系的理论分解电压较低，满足不了锂离子电池的高电压要求，所以必须寻找其它非水电解液体系。因此，以锂盐为溶质溶于有机溶剂中制成的有机电解液便应运而生。含有六氟磷酸锂的有机电解液具有良好的导电性和电化学稳定性，目前，锂离子电池一般均采用六氟磷酸锂作为其电解质。然而，要达到应用于电池电解质中的水平，对它的纯度要求也近乎变态的地步，对一些杂质含量如钠、钾、铁、镍、锌、铅等金属元素以及SO42-、NO3-、Cl-、HF和H2O等都要求在十万分之一（质量分数）以下。看来没有千锤百炼，如何能性能优良！
嵌入脱出总关你（锂）

锂离子电池充放电过程
那么锂离子电池内部是怎么工作的呢（充放电）？锂离子二次电池（可充电电池）反应的实质是一个锂离子浓差电池，具体充放电过程为：充电时，锂离子从正极化合物中脱出并嵌入负极晶极，正极处于贫锂态；放电时，锂离子从负极脱出并插入正极，正极为富锂态。为保持电荷的平衡，充、放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与锂离子一起在正负极间迁移，使正负极发生氧化还原反应，保持一定的电位。工作电位与构成电极插入化合物的化学性质、锂离子的浓度有关。而溶解在有机溶剂中的六氟磷酸锂，随着充放电的进行，无数次地往返在正负极之间，同时重复着组合、分离，再组合，再分离的过程。是悲情，也是奉献，这就是命运。
你不是一个人在战斗

当然，并不仅仅是六氟磷酸锂，对于完整的电解液而言，除却电解质锂盐外，还需要有优质的溶剂与其它功能调节的添加剂。六氟磷酸锂虽然很关键，但是对于电解液和整个储能设备而言，各部分的组成协作更加重要。我们希望有一天科技发展到极高的水平，我们的储能设备更加小巧轻便且能量更高，这样我们就可以大幅度摆脱对传统能源的依赖，进而可以减少环境污染，还地球一个清新蔚蓝的天空。
对于锂离子电池的应用是十分广泛的，我们触手可及的手机、笔记本电脑、数码产品、游戏机等电子设备，以及近两年兴起的电动汽车等都是在使用锂离子电池。特别是电动汽车，以特斯拉为代表的一大批纯电动汽车，正在引领未来的消费狂潮。而在我国，由于政府的大力支持，新能源汽车（实际上主要是锂电池电动汽车）正在飞速发展。以至于国内做锂电池材料与电解质的企业也借助时代的东风迅速崛起，比如做六氟磷酸锂的多氟多与九九久等。