鋰電池電解液是什么?高鎳三元鋰電池電解液的挑戰(zhàn)

來(lái)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(jí)，開(kāi)始步入高鎳三元時(shí)代成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。然而，如果電解液不能隨電池材料同步升級(jí)，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(chē)的發(fā)展，對(duì)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(shì)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(mén)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(lèi)（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(guò)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(duì)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(tīng)說(shuō)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(duì)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(duì)新能源汽車(chē)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(jí)，開(kāi)始步入高鎳三元鋰電池時(shí)代成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。然而，如果電解液不能隨電池材料同步升級(jí)，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(duì)高鎳三元鋰電池體系，電解液企業(yè)專(zhuān)門(mén)做過(guò)漏電流（即通過(guò)絕緣體流過(guò)的電流）和過(guò)渡金屬離子溶出的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，提高動(dòng)力電池正極材料中的鎳含量，過(guò)渡金屬離子的溶出會(huì)增加。而溶出的過(guò)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(wèn)題，解決起來(lái)比較復(fù)雜，技術(shù)門(mén)檻高。如果企業(yè)沒(méi)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(lái)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(guò)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(guò)特種添加劑來(lái)解決。

　　由于不同成分配比的電解液對(duì)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高產(chǎn)品技術(shù)含量，這樣才能在新的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下脫穎而出。