锂离子电池电解液入门必读

2021-06-03 09:52

作为锂离子电池的四大主材料之一，电解液在锂电池中，主要作为离子迁移的载体，保证离子在正负极之间的传输。

电解液对电池安全性、循环寿命、充放电倍率、高低温性能、能量密度等性能指标都有一定影响。

电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐和添加剂等原料按一定比例配制构成。按质量划分，溶剂质量占比 80%~90%，锂盐占比10%~15%，添加剂占比在5%左右；按成本划分，锂盐占比约40%~50%，溶剂占比约30%、添加剂占比约10%~30%。

图：电解液的构成

相较于其它三种材料，锂电池对电解液的要求最为复杂，需具备多种特性：

离子电导性能好，离子迁移阻力要低；

化学稳定性高，不可与电极材料、电解液、隔膜等发生有害副反应；

熔点低，沸点高，在较宽的温度范围内保持液态；

安全性好，制备工艺不复杂，成本低，无毒无污染。

目前，由于较好的性能与较低的成本，六氟磷酸锂（LiPF6）是主流的锂盐溶质。其在各类非水溶剂中有较好的溶解度和较高的电导率，化学性质相对稳定，安全性好，且对环境污染也小。但缺陷同样明显：六氟磷酸锂对水分比较敏感，热稳定性也差，最低60℃就可能开始分解，电池性能将快速衰减，低温环境的循环效果则比较一般，适应温度范围窄。

此外，六氟磷酸锂对其纯度、稳定性要求非常高，生产过程涉及低温、强腐蚀、无水无尘等苛刻工况条件，生产难度也比较大。

新一代锂盐中，双氟磺酰亚胺锂（LiFSI），被认为有望替代六氟磷酸锂。相较于传统锂盐，LiFSI的的热稳定性更高，而且在电导率、循环寿命、低温性能等方面均有优势。

但受限于生产工艺与产能，LiFSI成本过高，远超六氟磷酸锂。为控制成本，LiFSI在实际商用中仍更多的作为电解液添加剂使用，而非锂盐溶质。