鋰電池電解液材料供需特性與關(guān)鍵經(jīng)營(yíng)因素

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1、鏗電池電解液材料供需特性與關(guān)鍵經(jīng)營(yíng)因素作者：呂學(xué)隆電解液對(duì)電池充放電效率有直接影響鏗電池的構(gòu)成材料中，在正極與負(fù)極之間的亀解液，主要扮演讓正負(fù)極Z間的鏗離子互相傳遞的關(guān)鍵角色，因而也是主要的關(guān)鍵材料，如能因選擇合適之電解液而使電極表面化學(xué)反應(yīng)順利而有效率進(jìn)行，便可顯著提升電池的負(fù)載使用壽命、安全性與放電效率等特性。另外因噩解液主要為有機(jī)易燃溶劑構(gòu)成，在亀池短路、過(guò)熱等狀況發(fā)生時(shí)，電解液的熱安定性與電化學(xué)穩(wěn)定性等安全性指標(biāo)也將是電池系統(tǒng)安全性的主要關(guān)鍵，因而在相關(guān)的材料開(kāi)發(fā)上頗受重視。以目前的鏗電池電解質(zhì)應(yīng)用

2、分類來(lái)說(shuō)，可以分為有機(jī)溶劑搭配鏗鹽而成的「有機(jī)電解液」、高分子電解質(zhì)混合鏗鹽製成的「高分子電解質(zhì)」、使用無(wú)機(jī)物製造的「無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)」、混合有機(jī)溶劑與高分?了電解質(zhì)使用的「膠態(tài)電解質(zhì)一以及有機(jī)物鹽類與無(wú)機(jī)鏗鹽混合使用的「常溫溶融鹽」五大類，在此討論之鏗電池電解液，以目前電池製造應(yīng)用最廣泛的「有機(jī)電解液」為討論主體。載體電子流向陽(yáng)?険陰離子極陽(yáng)離子?-極+電解質(zhì)電池放電(discharg?時(shí)之電化學(xué)運(yùn)作電池充電(cha喑?時(shí)之電化學(xué)運(yùn)作資料來(lái)源：工研院IEK(2010/06)一：鏗電池充放電原理鏗離子電池的電

3、解液產(chǎn)品特性,因影響到亀池的相關(guān)表現(xiàn)，廠商生產(chǎn)時(shí)也以未來(lái)下游應(yīng)用之電池需求特性來(lái)作為選擇與研發(fā)依據(jù)。舉凡電解液產(chǎn)品的導(dǎo)電性、操作溫度範(fàn)圍、電解液內(nèi)離子濃度、成本結(jié)構(gòu)等均是主要考量構(gòu)面：電解液的導(dǎo)電性直接影響亀池的充放亀效率；操作溫度範(fàn)圍除了影響亀池本身使用壽命與運(yùn)作環(huán)境條件限制以外，對(duì)於電池本身系統(tǒng)短路過(guò)熱產(chǎn)牛時(shí)的安全性問(wèn)題也是主要的評(píng)估指標(biāo)；離子濃度高低是電統(tǒng)成本高低與產(chǎn)品價(jià)格。依照相關(guān)的電解液產(chǎn)品特性不同，也有不同的產(chǎn)品評(píng)估指標(biāo)作為開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品測(cè)試時(shí)的主要依據(jù)。池效率與充放電容量與電壓的察重點(diǎn)；電解液的價(jià)

4、格與成本結(jié)構(gòu)也將影響整體電池系表一：鏗電池電解液材料影響之電池產(chǎn)品表現(xiàn)對(duì)應(yīng)file電解液評(píng)估指標(biāo)影響電解液產(chǎn)品特性影響之電池需求特性黏度電解液導(dǎo)電性充放電效率導(dǎo)電率電解液導(dǎo)電性充放電效率燃點(diǎn)（旨"操作溫度範(fàn)圍）追求燃點(diǎn)高、凝固點(diǎn)低（工作範(fàn)圍為液態(tài)）電池安全性電池壽命離子濃度電解液導(dǎo)電效率電容量高低可逆電容量充放電壽命材料價(jià)格電解液成本costdown電池價(jià)格與成本其他與電極不起妨礙電池壽命電池安全性無(wú)毒性、環(huán)境共存性高電池價(jià)格與成本電池環(huán)保要求資料來(lái)源：工研院IEK（2010/06）鏗電池電解液主要由電解質(zhì)

5、（鏗鹽）、有機(jī)溶劑及添加劑組成，廠商可針對(duì)不同電池需求開(kāi)發(fā)最適配方，由不同的錐鹽配合不同溶劑搭配而成。如目前的主流電解液配製方法，常以介電常數(shù)較高之環(huán)狀碳酸酯溶劑（提高錐鹽解離率及導(dǎo)電率）及黏度較低的碳酸酯溶劑以不同比例調(diào)配後，再加入特定之鏗鹽混合後製成，同時(shí)達(dá)到降低黏度與提高導(dǎo)電性的目的。另外與負(fù)極材料之間的安定性也也會(huì)影響選用的溶劑，如採(cǎi)用石墨系負(fù)極材料時(shí)，非水系的碳酸丙烯（PropyleneCarbonate，PC）溶劑即因反應(yīng)過(guò)程屮易於分解而無(wú)法使用，須改用其他溶劑或是針對(duì)負(fù)極材料表面進(jìn)行改質(zhì)。為了

6、獲得較廣的操作溫度範(fàn)圍與低溫導(dǎo)電效率，也需要藉由不同的溶劑比例混調(diào)搭配而得，也因此種混調(diào)製造的特性，現(xiàn)有主要鏗電池電解液生產(chǎn)廠商，其溶劑多為自行掌控調(diào)配，但鏗鹽來(lái)源多口外購(gòu)，在產(chǎn)業(yè)間供應(yīng)鏗鹽的廠商，也少有投入溶劑生產(chǎn)者,因此在討論鏗電池電解液的產(chǎn)品特性與相關(guān)經(jīng)營(yíng)面向時(shí)，需要先將鏗鹽與溶劑兩項(xiàng)分開(kāi)討論。間扱成Fk本13%直接生產(chǎn)成本鏈鹽、(LiPF6)45%溶劑30%13%資料來(lái)源：工研院IEK(2010/06)二鏗電池電解液成本結(jié)構(gòu)二?理鹽主要產(chǎn)品特性與供需現(xiàn)況(-)以六氟磷酸鏗(LiPFJ為使用主流由於

7、鏗電池的電解液要求具備高離子傳導(dǎo)性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱安定性與電化學(xué)穩(wěn)定性，以提供鏗電池電流充放效率、高工作電壓、操作溫度範(fàn)圍及充放電次數(shù)等效能。因此在應(yīng)用的鏗鹽上，也需要考量導(dǎo)入的鏗鹽配合特性，以鏗電池電解質(zhì)■鏗鹽的市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，雖然有多種鏗鹽得以選用，但是在考量環(huán)境共存性與導(dǎo)電性、氧化電位、與溶劑混合產(chǎn)生之特性與生產(chǎn)成本等構(gòu)面後，目前是以六氟磷酸鏗(LiPFJ為主流，通常以1moldnf彳的濃度溶解於碳酸乙烯(EthyleneCarbonate，EC)屮為最常見(jiàn)。表二：鏗鹽種類與相關(guān)物理特性理鹽種類離子半徑(n

8、m)導(dǎo)電性(Scm/mol)氧化電位(V)分子量熔點(diǎn)(°C)備註LiBF40.22928.93.693.7307LiCICU0.23727.43.1106.4236多用於一次電池，在二次電池使用時(shí)易有氧化問(wèn)題LiPFe0.25426.33.8151.9160為目前主流LiAsFe0.26263.8195.8259導(dǎo)電性與安定個(gè)生均高，但因碑化物毒性問(wèn)題受限LiCFaSOs0.2725.33156423資料來(lái)源：工