电解液中杂质成分对电池的影响

1.水和HF

目前大规模量产化的电解质锂盐主要为六氟磷酸锂，有机溶剂主要有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯等链状和环状碳酸酯。电解质锂盐中不可避免得含有一定量杂质，在六氟磷酸锂制备中经过一系列化学反应就会产生氟化氢、水等杂质，从而影响有机电解液的质量。水分超标的电解液在放置一段时间后，将会出现有机电解液变为浅黄色，甚至棕红色，溶液变粘稠等现象。其中水含量会变小，HF含量会增高。
过量的水分：其可以消耗电池中有限的锂离子，从而使电池的不可逆容量增大； 另一方面反应产物氧化锂和氢氧化锂对电极电化学性能改善不利，同时反应中气体的大量产生也会导致电池内压增大。随着有机电解液中水含量的增高，锂离子电池的充放电、循环效率等性能明显下降。

HF杂质：同样会对电解液的稳定性和电化学性能产生影响。对电解液稳定性的影响主要表现在以下两个方面：（1）它会对LiPF6的水解起到一定的催化作用，从而加速有机电解液的变质；（2）它会催化有机溶剂的聚合，从而导致有机电解液粘度增加，电导率降低。

2.活泼氢原子

有机电解液中含有的活泼氢原子的有机物质如有机酸、醇、醛、酮等物质，在电池的首次充放电过程中，生成羧酸锂或烷氧基锂等化合物，这些物质在溶剂中具有一定的溶解度，他们一方面会导致SEI膜的不稳定性，降低了锂离子的传导性， 降低了电池的循环效率；另一方面，他们与金属锂的反应增大了电池的不可逆容量。 胺和酰胺类在充放电过程中会发生聚合，使电解液的电导率降低。同时这些物质还会与六氟磷酸锂发生反应，生成氟化氢。由以上分析可知，有机电解液中活泼氢原子的杂质的量越小，越有利于电池性能的改善。

3.金属杂质离子

机电解液中的金属杂质离子具有比锂离子高的还原电位，因此在充电过程中， 金属杂质首先嵌入到碳负极中，减少了锂离子的嵌入位置，因此减小了锂离子电池的可逆容量。高浓度的金属杂质离子的含量不仅会导致锂离子电池可逆比容量的下 降，而且金属杂质离子的析出还可能导致石墨电极表面无法形成有效的钝化层，使整个电池遭到破坏。但锂离子半径较小，它在石墨层间迁移速率大于其它金属离子， 因此低浓度的杂质离子对电池性能影响不大。
为了减少这些杂质的影响，生产过程中需要严格控制环境湿度，确保原材料的干燥，并优化生产工艺。此外，建立适当的清洁和质量管理体系也是必要的，以避免在操作过程中引入额外的杂质。