锂电池电解液技术含量高吗，锂电池电解液的各部分组成

很多朋友对锂电池电解液技术含量高吗，锂电池电解液的各部分组成不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

以下为正文：目前主流的动力电池是锂离子电池，电极材料决定了电池的能量密度，而电解液基本决定了电池的循环、温度和安全性能。你对锂电池的电解液了解多少？本文为您详细介绍电解液各部分的组成。

锂电池电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂组成。电解液的基本组成变化不大，创新主要体现在新型锂盐和新型添加剂的开发，以及对锂离子电池所涉及的界面化学过程和机理的深入理解。锂盐的种类很多，但商用锂离子电池中的锂盐很少。理想的锂盐需要具备以下性能：(1)缔合程度小，易溶于有机溶剂，以保证电解质的高离子电导率；

(2)阴离子具有抗氧化性和抗还原性，还原产物有利于形成稳定的低阻抗SEI膜；(3)化学稳定性好，与电极材料、电解质、隔膜等无有害副反应。(4)介绍了各种制备工艺简单、成本低廉、无毒无污染的锂盐。

LiPF6是使用最广泛的锂盐。LiPF6的单一性能不是最突出的，但在碳酸盐混合溶剂电解质中具有相对最优的综合性能。LiPF6具有以下突出的优点：(1)在非水溶剂中具有适宜的溶解性和高离子电导率；(2)可以在铝箔集流体表面形成稳定的钝化膜；(3)碳酸盐溶剂能在石墨电极表面形成稳定的SEI膜。

但是，LiPF6热稳定性差，容易发生分解反应。副反应产物会破坏电极表面的SEI膜，溶解正极活性成分，导致循环容量下降。

LiBF4LiBF4是一种常见的锂盐添加剂。与LiPF6相比，LiBF4的工作温度范围更宽，高温稳定性更好，低温性能更好。LiBOBLiBOB具有高电导率、宽电化学窗口和良好的热稳定性。它最大的优势在于成膜性能，可以直接参与SEI膜的形成。LiDFOB

在结构上，LiDFOB由半分子LiBOB和LiBF4组成，结合了LiBOB成膜性好和LiBF4低温性能好的优点。与LiBOB相比，LiDFOB具有更高的线性碳酸酯溶剂溶解度和更高的电解质电导率。其高低温性能优于LiPF6，与电池正极相容性好。它能在铝箔表面形成钝化膜，抑制电解液的氧化。利特夫西

LiTFSI结构中的CF3SO2-基团具有很强的吸电子作用，加剧了负电荷的离域，减少了离子缔合配对，使盐具有很高的溶解性。LiTFSI导电率高，热分解温度高，不易水解。然而，当电压高于3.7V时，铝集流体将被严重腐蚀。LiFSILiFSI分子中的氟原子具有很强的吸电子性，能使N上的负电荷离域，离子缔合配对弱，Li容易离解，因此电导率高。LiPO2F2

LiPO2F2具有良好的低温性能，还能提高电解质的高温性能。作为添加剂，LiPO2F2可以在负极表面形成富含LixPOyFz和LiF的SEI膜，有利于降低电池的界面阻抗，提高电池的循环性能。然而，LiPO2F2也有溶解度低的缺点。有机溶剂

液体电解质的主要成分是有机溶剂，有机溶剂溶解锂盐，为锂离子提供载体。锂离子电池电解液的理想有机溶剂需要满足以下条件：(1)介电常数高，对锂盐的溶解性强；(2)熔点低，沸点高，在较宽的温度范围内呈液态；(3)粘度低，便于锂离子传输；(4)化学稳定性好，不破坏正负极结构，不溶解正负极材料；

(5)闪电高，安全性好，成本低，无毒无污染。可用于锂电池电解液的常见有机溶剂主要分为碳酸酯类溶剂和有机醚类溶剂。为了获得性能更好的锂离子电池电解液，通常采用含有两种或两种以上有机溶剂的混合溶剂，这样可以取长补短，获得更好的综合性能。

有机醚溶剂主要包括链醚如1，2-二甲氧基丙烷(DMP)、二甲氧基甲烷(DMM)和乙二醇二甲醚(DME)和环醚如四氢呋喃(THF)和2-甲基四氢呋喃(2-Me-THF)。链醚溶剂的碳链越长，化学稳定性越好，但粘度越高，锂离子迁移率越低。乙二醇二甲醚能与六氟磷酸锂形成稳定的LiPF6-DME螯合物，在锂盐中有很强的溶解性，使电解液具有很高的电导率。

但DME化学稳定性差，不能在阳极材料表面形成稳定的钝化膜。碳酸酯包括环状碳酸酯如碳酸丙烯酯(PC)和碳酸乙烯酯(EC)和链状碳酸酯如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)。环状碳酸酯EC和PC的介电常数较高，使得锂盐更易溶解，但同时其粘度也较高，使得锂离子迁移率较低。

链状碳酸盐DMC、DEC、EMC介电常数低，溶解锂盐能力弱，但粘度低，流动性好，便于锂离子迁移。

添加剂添加剂用量少，效果显著，是提高锂离子电池相关性能的一种经济实用的方法。通过在锂离子电池电解液中添加少量添加剂，可以改善电池的一些性能，如可逆容量、电极/电解液相容性、循环性能、倍率性能、安全性能等，在锂离子电池中起着非常关键的作用。一种理想的锂离子电池电解液添加剂应具有以下特性：(1)在有机溶剂中的高溶解度；

(2)少量添加就能大幅度提高一项或几项性能；(3)不与电池的其他成分发生有害的副反应，不会影响电池的性能；(4)成本低，无毒或低毒。根据功能不同，添加剂可分为导电添加剂、过充保护添加剂、阻燃添加剂、SEI成膜添加剂、正极材料保护剂、LiPF6稳定剂和其他功能添加剂。

导电添加剂通过与电解液离子的配位反应，促进锂盐的溶解，提高电解液的导电性，从而提高锂离子电池的倍率性能。导电添加剂通过配位反应也称为配体添加剂，根据离子不同可分为阴离子配体、阳离子配体和中性配体。过充电保护添加剂是提供过充电保护或增强过充电耐受性的添加剂。过充保护添加剂按作用可分为氧化还原对添加剂和聚合单体添加剂。

目前主要的氧化还原对添加剂是茴香醚系列，氧化还原电位高，溶解性好。聚合单体添加剂在高电压下会发生聚合反应，释放出气体，同时聚合物会覆盖在正极材料表面中断充电。聚合单体添加剂主要包括二甲苯、苯基环己烷等芳香族化合物。阻燃添加剂的作用是提高电解质的燃点或终止燃烧的自由基链式反应，防止燃烧。

添加阻燃剂是降低电解液可燃性，拓宽锂电池温度范围，提高其性能的重要途径之一。阻燃添加剂的作用机理主要有两种：一种是通过在气相和气相之间创造一个绝缘层来阻止凝聚相和气相的燃烧；二是捕捉燃烧反应过程中的自由基，阻止燃烧的自由基链式反应，防止气相燃烧反应。

成膜添加剂的作用是促进在电极材料表面形成稳定有效SEI膜。SEI膜的性能极大的影响了锂离子电池的首次不可逆容量损失，倍率性能，循环寿命等电化学性质。理想SEI膜对电子绝缘的同时允许锂离子自由进出电极，能阻止电极材料与电解液进一步反应且结构稳定，不溶于有机溶剂。 成膜添加剂根据作用机理不同分为电化学还原型、化学反应型和SEI膜修饰型。

电化学还原型添加剂的还原电势比电解液中的有机溶剂高，可在电极表面优先发生电化学还原形成性能优良的SEI膜。这类添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烯酸腈、SO2、CS2和多硫化物(Sx2-)等。化学反应型添加剂能与充放电过程中有机溶剂还原产物的中间体进行自由基反应，或与最终产物发生化学反应，结合生成稳定性更好的SEI膜。

未来电解液主要发展方向是开发匹配高电压正极的电解液，兼顾高容量硅碳负极，避免硅负极在循环过程中体积膨胀带来的固体电解质膜(SEI膜)反复破裂、再生导致的电解液过量消耗等问题。添加剂是电解液的价值核心，其对电解液的浸润性、阻燃性能、成膜性能等均有显著的影响，也是高性能电解液开发的关键。

审核汤梓红

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