浅谈电解液

锂电池使用的商业化电解液主要由溶剂、锂盐、添加剂组成。通常情况下，为了满足电芯的不同性能要求，电解液体系上会有较大的改动。例如要求电解液拥有高的流动性，同时还有高的介电常数，因此拥有不同物理化学特性的溶剂常常会搭配使用，同时表现出不同的特性。另一方面，锂盐一般不会同时使用。

理想的电解液应该满足以下5个要求:

1)可以溶解足够多的锂盐，满足电池中锂离子浓度的要求,即拥有高的介电常数。
2)流动性要高，即黏度小，离子容易移动。
3)拥有足够的化学稳定性，与电池中各个组分不反应，特别是正极与负极。
4)可以在较宽的范围内保持液体状态，即有较低的熔点和较高的沸点。
5)要足够安全(即高闪点)，低毒、低成本。

今天我们来说说电解液的溶剂部分：

对于锂电池来说，其负极(例如金属锂或石墨)有很强的还原性，而正极有很强的氧化性，所以拥有活泼质子的溶剂就被排除在外，即使它们可以很好地溶解锂盐，因为还原这些质子或氧化其对应的阴离子的区间通常在 2.0~4.0V(Vs.Li/Li+)。而锂电池中的负极和正极的工作电压分别在0~0.2V和3.0~4.5V(Vs.Li/Li+)。另一方面，非水系的有机溶剂还需要能够溶解足够多的锂盐，所以只有含有极性基团，例如羰基(C=0)、氰基(C三N)、和醚键(一O一)的化合物才在考虑范围之内。所以目前的电解液溶剂体系，主要是有机酯类和醚类。

常用的酯基溶剂主要有EC、PC、DMC、EMC、DEC等。

常见的醚基溶剂主要有DMM、DEE、DME、THF等。

对于所有环状或者非环状的醚类溶剂，它们的介电常数和黏度没有明差别；但是对于酯类溶剂差别就很大，环状的酯类溶剂是强极性的(介电数在40~90)，黏度较高(在1.7~2.0cP)；非环状的酯类溶剂是弱极性的(介电常数在3~6)，流动性较好(黏度在0.4~0.7cP)。溶剂分子中的环状结构对于介电常数的影响是因为环状结构中的分子内张力倾向于形成分子偶极相互对齐的构相，而线性碳酸酯结构更灵活和开放，其分子偶极会相互消掉。