9、高电压电解液

提高电池能量密度是锂电池的主流趋势之一，目前提高能量密度方法主要有两种：一种是提高传统正极材料的充电截止电压，如将钴酸锂的充电电压提升至4.35V、4.4V。但靠提升充电截止电压的方法是有限的，进一步提升电压会导致钴酸锂结构坍塌，性质不稳定；另一种方法则是开发充放电平台更高的新型正极材料，如富锂锰基、三元材料等。

虽然高电压锂电池正极材料越来越受到重视，但是在实际生产应用中，这些高压正极材料仍无法达到良好的效果。最大的限制因素是，碳酸酯基电解液电化学稳定窗口低，当电池电压达到4.5V左右时，电解液便开始发生剧烈的氧化分解，导致电池的嵌脱锂反应无法正常进行。开发耐受高电压的电解液体系成为推动这种新型材料实用化的重要环节。

通过开发和应用新型的高压电解液体系或者高压成膜添加剂来提高电极/电解液界面的稳定性是研发高电压型电解液的有效途径，从经济角度来说，后者往往更受青睐。这种提高电解液耐受电压能力的添加剂一般包括含硼类、有机磷类、碳酸酯类、含硫类、离子液体及其它类型添加剂。含硼类添加剂有三（三甲基烷）硼酸酶、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、四甲基硼酸酯、硼酸三甲酯以及三甲基环三硼氧烷等。有机磷类添加剂包括亚磷酸酯、磷酸酯类。碳酸酯类添加剂包括含氟皖基化合物。含硫添加剂包括1，3－丙磺酸内酯、二甲磺酰甲烷、三氟甲基苯硫醚等。离子液体类添加剂包括咪唑和季磷盐类。

从已经公开报道的国内外研究来看，引入高压添加剂可以使电解液耐受4.4～4.5V的电压，然而当充电电压达到4.8V甚至5V以上，必须开发可耐更高电压的电解液。

我国电解液产业起步晚于日本和韩国，但近年来发展势头强劲。全球电解液需求占比中，中国比例不断提高，中国本土供应链不断壮大，国内的电池企业，电解液大部分都已经实现了国产化。在以天赐材料为代表的本土企业的努力下，中国正在领跑全球电解液供应链，并推动动力电池产业不断变大变强。

编辑视点

随着人们对新能源汽车动力电池各项性能的要求不断提高，锂电池不断迭代升级，开始步入高镍三元时代成为一个不争的事实。然而，如果电解液不能随电池材料同步升级，高镍三元体系就很难实现其设计初衷。高镍三元时代是一个关键机遇，电解液企业可抓住这一契机，对产品进行转型升级，提高产品技术含量，这样才能在新的竞争态势下脱颖而出。

10、锂电溶剂和粘结剂

锂电辅材成本占比较小，但是作用重要。锂电辅材主要包括溶剂和粘结剂，溶剂主要作用是溶解正负极活性物质，而粘结剂主要作用是将活性物质粘结在集流体上，辅材用量一般为2%-5%，相比四大材料，成本占比较小，但是作用重要。

电动汽车等大规模储能应用的高速发展对锂离子电池的性能提出了更高的要求。高性能电池系统的发展需要对每一个电池组件进行优化，包括电极材料、电解液以及粘结剂。传统锂离子电池的粘结剂系统由绝缘聚合物和导电添加剂的混合物组成。正极材料主要使用PVDF做粘结剂，用有机溶剂进行溶解。负极的粘结剂体系中有SBR、CMC、含氟烯烃聚合物等，也会用到有机溶剂。

在制备电池电极时，导电相和活性材料随机分布，通常会导致较差的电子和离子传输能力。当使用高容量电极材料时，电化学反应产生的高应力会破坏传统粘结剂系统的机械完整性，导致电池的循环寿命下降。因此，设计能够提供稳定、低阻、连续的内部通路以连接电极的所有区域的新型粘结剂系统至关重要。

在水性粘结剂研究方面，德克萨斯大学奥斯汀分校的余桂华教授和石烨博士，周星怡博士生基于近期发表的关于新型锂离子电池粘结剂系统的合成、应用以及机理研究方面的工作，系统总结了高性能粘结剂体系材料与结构设计的最新进展，分析了研究粘结剂电化学机理的模拟与表征方法。

研究结果还展望了未来多功能电池粘结剂的合成与应用。通过分子设计以及复合材料的合成，更多的功能可以被引入电池粘结剂系统中，包括自修复性能、柔性、可拉伸性能以及环境响应性。已经有研究证明具有自修复性能的粘结剂能有效提升电池寿命。近期，余桂华课题组发展了同时具有导电以及自修复性能的复合凝胶材料，可作为未来的多功能电池粘结剂，以提高电池性能。同样的，其他具有优异机械性能以及环境响应性的新型粘结剂可用于发展柔性电池以及可自调控的安全电池。

具有自修复性能的粘结剂的合成以及在电池粘结剂中的前景应用

编辑视点

高性能电池系统的发展需要对每一个电池组件进行优化，包括电极材料、电解液以及粘结剂。传统锂离子电池的粘结剂系统由绝缘聚合物和导电添加剂的混合物组成。在制备电池电极时，导电相和活性材料随机分布，通常会导致较差的电子和离子传输能力。因此，高性能的辅料对推动锂电池往高性能、高安全性发展而言也是必不可少的。

总结

材料是人类文明的三大支柱之一。高新技术是推动现代经济和社会发展的强大动力，而新材料是高新技术的基石，新材料的发现推动了高新技术的发展。在新能源行业发展的过程中更需要新材料作为支撑。