リチウム電池（Lithium battery）とは、電気化学系にリチウム（金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオン、リチウムポリマーを含む）を含む電池を指す。

リチウムイオン電池の基本的な構成は、正極、負極、電解液、その他の部品などである。リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、出力電圧が高く、サイクル寿命が長く、環境汚染が少ないなどの利点があるため、電子製品、電気自動車、航空宇宙などの分野で極めて重要な応用がある。

リチウムイオン電池において最も重要な構成要素は電極材料と電解液である。その中で、リチウム電池電解液の主要成分の紹介：

透明無色液体（>35℃）は、室温で結晶性固体である。沸点：248℃/760 mmHg、243-244℃/740 mmHg、引火点：160℃、密度：1.3218、屈折率：1.4158（50℃）、融点：35〜38℃、本品はポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニルの良好な溶媒である。電池産業においては、リチウム電池電解液の優れた溶媒とすることができる。

優れた極性溶媒である。本製品は主に高分子作業、ガス分離技術及び電気化学に用いられる。

無色の液体で、少しにおいがします;蒸気圧1.33 kPa/23.8℃、引火点25℃（可燃性液体は揮発して蒸気になり、空気中に駆け込むことができる。温度が上昇し、揮発が加速する。）融点-43℃、沸点125.8℃、溶解性：水に溶けず、アルコール、ケトン、エステルなどの多数の有機溶媒に混和可能、密度：相対密度（水=1）1.0、相対密度（空気＝1）4.07、安定性：安定性、危険フラグ7（可燃性液体）、主な用途：溶媒としての使用及び有機合成のための使用。

ようざい作業電解液の基礎であり、溶質と添加剤の担体でもある。溶媒の性質はその成分と分子構造に依存する。溶媒分子間の作用力は、溶媒の粘度、蒸気圧、凝固点、沸点などを決定する。溶媒分子と溶質分子との間の作用力はまた溶質の溶解度と溶媒和度に影響する。同時に、溶媒はまた作業電解液の運用温度規模を決定する重要な要素の一つであり、電解コンデンサの電気機能に大きな影響を与える。

作業電解液用の溶媒には次のような基本的なニーズがある：

電解液の高温長寿命の影響要素は主に飽和蒸気圧値、高温安定性性能、フラッシュ電圧、酸化効率及び酸化膜性能などがある。リチウムイオン電池製品の高温長寿命を保証するために、電解液は以下のような性能を持つべきである：極めて低い飽和蒸気圧は揮発を減少させる、とても良いの高温安定性は高温性能の劣化を防止する、より高いフラッシュ電圧は破壊を防ぐためであり、高い酸化効率は損傷した酸化膜をタイムリーに修復してリーク電流などを低減することができる。

その中で、電解液はリチウムイオン電池の高温長寿命製品の鍵である。電解液の豊満蒸気圧は溶媒の豊満蒸気圧に依存するが、小さな豊満蒸気圧を有する電解液は、電解コンデンサの寿命を大幅に高めることができる。リチウムイオン電池による火災や爆発に関する近年の報道は珍しくないが、主に電解液の蒸気圧が大きいほど揮発性が高くなり、電池の高温使用中に電解液の揮発性の増大がより加速するため、電池内部の圧力が大きすぎる結果となった。そのため、リチウムイオン電池の安全問題が一般的に注目されている。同時に安全問題もリチウムイオン電池の大型化、高エネルギー化の方向への発展を制約するボトルネックである。

「リチウムイオン電池電解液の安全性研究進展」の文章では、電解液の燃焼性能と電池電極材料の熱安定性の2つの角度から、無引火点溶媒と難燃性電解液の研究状況、及び電極材料と電解液の間と電解液自体の熱安定性の影響要素とその熱安定性を改善する措置をそれぞれ紹介した。

リチウムイオン電池の最も重要な構成要素は電極材料と電解液である。リチウムイオン電池は、可燃性の有機溶媒を電解液として使用し、揮発しやすい。リチウムイオン電池の火災や爆発事故の主な原因の一つである。電池が破壊されると、有機溶媒とその蒸気が発火して火災を起こしたり爆発したりしやすい。また、リチウムイオン電池の安全性は、通常の充放電中、さらには非正常な乱用条件下でも電池自体が破壊されない熱安定性を含む電極材料と電解液との間の熱安定性をカバーしている。

通常の状況では、従来のアジピン酸アンモニウム/エチレングリコール加水系の作動電解液に加え、成分を調整することにより、電解液の沸点を向上させ、蒸気圧を低下させ、要求を満たすことができる優れた電解液に組み合わせることができ、適用範囲は-40 ~+85℃から-40 ~+105℃に広げ、他の添加剤を加える必要はない。

溶媒の面では、エチレングリコールの単独使用は135℃の使用要求を満たすことができると考えているが、気密性の良いブチルガムを使用しているため、エチレングリコール及び他のポリオール系溶媒を混合して飽和蒸気圧を低下させ、コンデンサの高温動作時の早すぎるドラム底をより効果的に防止することができる。

中南大学冶金科学・工学部が発表した「軟包装リチウムイオン電池の有機電解液の電気化学的挙動」の一文で軟包装リチウムイオン電池を製造し、電解質と4種類の混合溶媒の電解液からなるリチウムイオン電池を研究した。そして電解液の蒸気圧と電池の高温保存性能などをテストした。

本文では、著者らは電解液の電気化学特性を研究した。ここで、γ−ブチロラクトンが電解液蒸気圧に与える影響。軟包装リチウムイオン電池が338 Kの温度環境で動作する場合、電池の厚さの変化が小さく、電池の安全性が良いという。電池厚さ増加値とは、火葬後の電池厚さに加えて、一定の条件下での電池の厚さ変化値を指す。軟質包装リチウムイオン電池は採用されたアルミニウムプラスチック複合膜の材質が柔らかく、背圧が小さく、電池の深刻な膨張を引き起こすことができる。そのため、電解液は323 K以上の温度環境でより低い蒸気圧を有することが要求されている。したがって、電解液の蒸気圧特性を効果的に低減できる方法を研究する。

下図3は電解液1 mol/L LiPF 6 EC/DMC（質量比1：1）、1 mol/L LiPF₆EC／GBL（質量比4：3）と1 mol／L LiPF₆EC／DMC／GBL（質量比4：4：3）273〜373 Kの温度範囲における蒸気圧。図から分かるように、EC/DMC電解液の蒸気圧値は温度の上昇とともに急速に増大し、特に温度が313 Kより高い場合、蒸気圧の変化速度は非常に大きい。EC／GBLとEC／DMC／GBL電解液の蒸気圧の変化は小さく、この2種類の電解液が受ける温度影響は小さいことを説明した。

図3電解液蒸気圧と温度の変化関係

a：1 mol/L LiPF 6 EC/DMC（質量比1：1）

b：1 mol/L LiPF 6 EC/GBL（質量比4：3）

c：1 mol/L LiPF 6 EC/DMC/GBL（質量比4：4：3）

総じて言えば、この実験研究の主な目的は、電解液の蒸気圧を小さくする方法を研究することである。電解液の蒸気圧が大きいほど、電解液の揮発度も大きくなるため、カプセル化されたリチウムイオン電池については、特に高温条件下では内圧も大きくなり、リチウムイオン電池の爆発を招きやすくなるとともに、電池の使用寿命も減少する。

電解液は一般的に燃えやすい有機溶媒であり、その蒸気圧が非常に大きく、揮発しやすい場合は、貯蔵や使用中に蒸発して散逸し、同時に揮発した蒸気と空気が結合し、火に遭遇すると火災や爆発が発生しやすい。そのため、国家安監総局が印刷、配布した「化学品物理危険性鑑定と分類管理方法」及び「危険貨物輸送に関する提案書」の中で危険品可燃性液体分類包装貯蔵輸送に対して蒸気圧試験の必要性を明確に規定した。したがって、蒸気圧の試験は非常に必要である。

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