锂电池电解液是什么?高镍三元锂电池电解液的挑战

来源：存能电气  日期：2019-04-18 11:53  浏览量：次

　　锂电池电解液是什么？高镍三元锂电池电解液的挑战。高镍三元锂电池将在今后几年内成为动力电池的主力，能量密度迈上300Wh/kg的台阶。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。

　　随着新能源汽车的发展，对动力电池提出了更高的要求，能量密度、成本、安全性、热稳定性、循环寿命是动力电池的5个关键性能指标。在此背景下，2018年，锂电池行业正在发生积极变化，技术迭代速度明显加快，并逐渐步入高镍三元锂电池时代。

　　在发展高能量密度的趋势下，在产品原材料上升和下游补贴下降的双重压力下，高镍三元锂电池正极材料成为目前优解决方案，而高技术门槛以及溢价能力的提升，将重塑动力锂电池行业格局。

　　锂电池电解液是什么？

　　电解液是锂电池正负极之间起传导作用的离子导体，由电解质锂盐、高纯度的有机溶剂和必要的添加剂等原料以一定的比例配成，在锂电池的能量密度、功率密度、宽温应用、循环寿命、安全性能等方面扮演着至关重要的角色。电解液作为锂电池的血液，承担着运输锂离子的重任，它质量的好坏，将直接影响锂离子电池的性能，同时也在一定程度上影响锂离子电池的安全性。

　　锂电池电解液成分主要由三部分构成

　　1.溶剂：环状碳酸酯（PC、EC）；链状碳酸酯（DEC、DMC、EMC）；羧酸酯类（MF、MA、EA、MA、MP等）（用于溶解锂盐）。

　　2.锂盐：LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等。

　　3.添加剂：成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂。

　　锂电池电解液的危害

　　●电解液中对人体危害最大的是其中的锂盐，六氟磷酸锂，这种锂盐非常霸道之前听说如果人身体上皮肤表面有手掌大小的皮肤被腐蚀，就可以致命。

　　●锂电池电解液挥发的味道很重，这种味道对于女性怀孕的影响很大。

　　●电解液泄露应迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。

　　高镍三元锂电池电解液的挑战

　　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，开始步入高镍三元锂电池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。

　　随着动力锂电池能量密度的提升，电压也会随之提高，电压越高，电解液的分解能力则越强。针对高镍三元锂电池体系，电解液企业专门做过漏电流（即通过绝缘体流过的电流）和过渡金属离子溶出的测试。测试结果表明，提高动力电池正极材料中的镍含量，过渡金属离子的溶出会增加。而溶出的过渡金属离子在负极被还原析出后，会破坏负极表面的SEI膜。

　　此外，提高电压还会明显增大漏电流。这样动力电池在高温环境下的存储性能和循环性能就会受到影响，同时材料中镍含量的提高也会导致动力电池的安全性能下降。高镍三元锂电池材料与电解液配合使用所出现的这些问题，解决起来比较复杂，技术门槛高。如果企业没有足够的研发实力，很难做好与高镍材料相匹配的电解液产品。

　　电池高镍化给电解液带来了巨大的挑战。高镍三元正极的吸水性强、稳定性低，在高温条件下镍元素的催化作用会加速电解液的分解，使电解液氧化、产气，极片产生裂缝并且溶出的锰、钴等过渡金属离子还会破坏负极上的SEI膜，致使在高温环境下电池的容量、循环和安全性都受到严重影响。

　　高镍时代得添加剂者得天下，新宙邦暂时领先。在电解液的三大组分中，锂盐和溶剂的变化都不大，提升性能的关键仍是在于添加剂。高镍三元锂电池时代，降低电解液在电极表面的反应活性、改善界面相容性都需要通过特种添加剂来解决。

　　由于不同成分配比的电解液对锂电池的性能有着重要的影响，因此电解液的核心壁垒在于各种原材料的配方和定制。当然，高镍三元锂电池时代也是一个机遇，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。