鋰電池電解液是什么?高鎳三元鋰電池電解液的挑戰(zhàn)

來源：存能電氣  日期：2019-04-18 11:53  瀏覽量：次

　　鋰電池電解液是什么？高鎳三元鋰電池電解液的挑戰(zhàn)。高鎳三元鋰電池將在今后幾年內(nèi)成為動(dòng)力電池的主力，能量密度邁上300Wh/kg的臺(tái)階。鋰電池不斷迭代升級，開始步入高鎳三元時(shí)代成為一個(gè)不爭的事實(shí)。然而，如果電解液不能隨電池材料同步升級，高鎳三元體系就很難實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)初衷。

　　隨著新能源汽車的發(fā)展，對動(dòng)力電池提出了更高的要求，能量密度、成本、安全性、熱穩(wěn)定性、循環(huán)壽命是動(dòng)力電池的5個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。在此背景下，2018年，鋰電池行業(yè)正在發(fā)生積極變化，技術(shù)迭代速度明顯加快，并逐漸步入高鎳三元鋰電池時(shí)代。

　　在發(fā)展高能量密度的趨勢下，在產(chǎn)品原材料上升和下游補(bǔ)貼下降的雙重壓力下，高鎳三元鋰電池正極材料成為目前優(yōu)解決方案，而高技術(shù)門檻以及溢價(jià)能力的提升，將重塑動(dòng)力鋰電池行業(yè)格局。

　　鋰電池電解液是什么？

　　電解液是鋰電池正負(fù)極之間起傳導(dǎo)作用的離子導(dǎo)體，由電解質(zhì)鋰鹽、高純度的有機(jī)溶劑和必要的添加劑等原料以一定的比例配成，在鋰電池的能量密度、功率密度、寬溫應(yīng)用、循環(huán)壽命、安全性能等方面扮演著至關(guān)重要的角色。電解液作為鋰電池的血液，承擔(dān)著運(yùn)輸鋰離子的重任，它質(zhì)量的好壞，將直接影響鋰離子電池的性能，同時(shí)也在一定程度上影響鋰離子電池的安全性。

　　鋰電池電解液成分主要由三部分構(gòu)成

　　1.溶劑：環(huán)狀碳酸酯（PC、EC）；鏈狀碳酸酯（DEC、DMC、EMC）；羧酸酯類（MF、MA、EA、MA、MP等）（用于溶解鋰鹽）。

　　2.鋰鹽：LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等。

　　3.添加劑：成膜添加劑、導(dǎo)電添加劑、阻燃添加劑、過充保護(hù)添加劑、控制電解液中H2O和HF含量的添加劑、改善低溫性能的添加劑、多功能添加劑。

　　鋰電池電解液的危害

　　●電解液中對人體危害最大的是其中的鋰鹽，六氟磷酸鋰，這種鋰鹽非常霸道之前聽說如果人身體上皮膚表面有手掌大小的皮膚被腐蝕，就可以致命。

　　●鋰電池電解液揮發(fā)的味道很重，這種味道對于女性懷孕的影響很大。

　　●電解液泄露應(yīng)迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護(hù)服。盡可能切斷泄漏源。防止進(jìn)入下水道、排洪溝等限制性空間。

　　高鎳三元鋰電池電解液的挑戰(zhàn)

　　隨著人們對新能源汽車動(dòng)力電池各項(xiàng)性能的要求不斷提高，鋰電池不斷迭代升級，開始步入高鎳三元鋰電池時(shí)代成為一個(gè)不爭的事實(shí)。然而，如果電解液不能隨電池材料同步升級，高鎳三元體系就很難實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)初衷。

　　隨著動(dòng)力鋰電池能量密度的提升，電壓也會(huì)隨之提高，電壓越高，電解液的分解能力則越強(qiáng)。針對高鎳三元鋰電池體系，電解液企業(yè)專門做過漏電流（即通過絕緣體流過的電流）和過渡金屬離子溶出的測試。測試結(jié)果表明，提高動(dòng)力電池正極材料中的鎳含量，過渡金屬離子的溶出會(huì)增加。而溶出的過渡金屬離子在負(fù)極被還原析出后，會(huì)破壞負(fù)極表面的SEI膜。

　　此外，提高電壓還會(huì)明顯增大漏電流。這樣動(dòng)力電池在高溫環(huán)境下的存儲(chǔ)性能和循環(huán)性能就會(huì)受到影響，同時(shí)材料中鎳含量的提高也會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池的安全性能下降。高鎳三元鋰電池材料與電解液配合使用所出現(xiàn)的這些問題，解決起來比較復(fù)雜，技術(shù)門檻高。如果企業(yè)沒有足夠的研發(fā)實(shí)力，很難做好與高鎳材料相匹配的電解液產(chǎn)品。

　　電池高鎳化給電解液帶來了巨大的挑戰(zhàn)。高鎳三元正極的吸水性強(qiáng)、穩(wěn)定性低，在高溫條件下鎳元素的催化作用會(huì)加速電解液的分解，使電解液氧化、產(chǎn)氣，極片產(chǎn)生裂縫并且溶出的錳、鈷等過渡金屬離子還會(huì)破壞負(fù)極上的SEI膜，致使在高溫環(huán)境下電池的容量、循環(huán)和安全性都受到嚴(yán)重影響。

　　高鎳時(shí)代得添加劑者得天下，新宙邦暫時(shí)領(lǐng)先。在電解液的三大組分中，鋰鹽和溶劑的變化都不大，提升性能的關(guān)鍵仍是在于添加劑。高鎳三元鋰電池時(shí)代，降低電解液在電極表面的反應(yīng)活性、改善界面相容性都需要通過特種添加劑來解決。

　　由于不同成分配比的電解液對鋰電池的性能有著重要的影響，因此電解液的核心壁壘在于各種原材料的配方和定制。當(dāng)然，高鎳三元鋰電池時(shí)代也是一個(gè)機(jī)遇，電解液企業(yè)可抓住這一契機(jī)，對產(chǎn)品進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，提高產(chǎn)品技術(shù)含量，這樣才能在新的競爭態(tài)勢下脫穎而出。