锂离子电解质-六氟磷酸锂LiPF6的性质和应用

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电解质是锂电池的关键原材料之一。锂电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜四大部分组成。其中,电解质是锂电池的“血液”,在正负极之间传导离子和电子。合适的电解质必须具备以下性能:离子电导率高,电化学稳定窗口宽,热稳定性能好和安全低毒,以保证锂电池具备高电压、高比能等优点。作为锂电池的关键原材料之一,电解质成本约占锂电池生产成本的5%-13%左右。液态电解质长期保持较高的市场占比。

目前市场上的锂离子电解质分为液态和聚合物两类,市场份额占比分别为90%和10%左右。液态电解质长期保持较高的占比,又被俗称为电解液。锂盐是电解液最重要的组成部分。电解液通常由锂盐、高纯度有机溶剂和添加剂在一定条件下、按一定比例配制而成。其中,锂盐占电解液的质量比例在1:7左右,即1吨锂盐(以六氟磷酸锂为例)可配出7吨电解液。

常见的锂盐包括六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、Chemicalbook高氯酸锂、四氟硼酸锂、氮双三氟甲基磺酸亚胺锂、LiCF3SO3等。

近年来的研究证明,双草酸硼酸锂和等也被可用于电解液锂盐。但是,从电导率、成本、安全性和对环境的影响等多方面考虑,六氟磷酸锂依然是目前全世界范围内商业化程度最高的锂盐,其生产供应能力、研发水平和价格水平等在很大程度上影响着锂电池行业的发展规模和利润水平。在可预见的将来,尚无其他材料能够替代六氟磷酸锂在锂电池上的作用。

六氟磷酸锂是锂离子电池电解液中的重要组成物质之一,与LiBF4、LiAsF6、LiClO4等电解质相比,在有机溶剂中的溶解度、电导率、安全性和环保性方面最具优势,成为目前应用范围最广的锂盐电解质。由于六氟磷酸锂合成难度较高,整个生产过程涉及高低温、无水无氧操作、高纯精制、强腐蚀,对设备和操作人员要求高、工艺难度极大,我国在六氟磷酸锂产业化方面落后于日本等发达国家。

六氟磷酸锂在空气中由于水蒸气的作用而迅速分解,放出PF5而产生白色烟雾。对眼睛、皮肤,特别是对肺部有侵蚀作用。

一、名称:

中文名:六氟磷酸锂[1]

英文名:Lithium Hexafluorophosphate

二、用途

六氟磷酸锂作为锂离子电池电解质,主要用于锂离子动力电池、锂离子储能电池、数码及其他日用电池。

三、理化性质

CAS:21324-40-3

EINECS:244-334-7

分子式:LiPF6

相对分子质量:151.91

白色晶体或粉末,相对密度1.50。潮解性强;易溶于水、还溶于低浓度甲醇、乙醇、丙酮、碳酸酯类等有机溶剂。六氟磷酸锂暴露空气中时,由于吸潮而迅速分解,放出HF而产生白色烟雾。

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