電解液是電池正負(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。

鋰電池由外殼、正極、負(fù)極、電解液和隔膜組成，其中電極材料無(wú)疑是大家關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。但與此同時(shí)，電解液也是不可忽視的一個(gè)方面，畢竟占據(jù)電池成本15%的電解液也確實(shí)在電池的能量密度、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。

電解液是電池正負(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。

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。

正極材料中鎳的比例不斷提升，以及硅碳負(fù)極的使用，給電解液的研發(fā)和生產(chǎn)帶來(lái)新的困擾。

隨著動(dòng)力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。

1、 高比能量型電解液

追求高比能量是目前鋰離子電池最大的研究方向，尤其是移動(dòng)設(shè)備在人們生活中所占有的比重越來(lái)越多的時(shí)候，續(xù)航，成為了電池最為關(guān)鍵的性能。

圖片來(lái)源: 北京化學(xué)試劑研究所

如圖所示，未來(lái)高能量密度電池的發(fā)展必然是高電壓正極、硅負(fù)極。負(fù)極硅具有龐大的克容量而被人們關(guān)注，但是由于自身的溶脹作用導(dǎo)致其無(wú)法應(yīng)用，近年來(lái)研究方向已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣杼钾?fù)極，其具有相對(duì)較高的克容量以及較小的體積變化，不同的成膜添加劑在硅碳負(fù)極方面的循環(huán)效果不同。

圖片來(lái)源: 北京化學(xué)試劑研究所

2、 高功率型電解液

目前，商品化的鋰電子電池很難實(shí)現(xiàn)高倍率持續(xù)放電，主要原因是電池極耳發(fā)熱嚴(yán)重，內(nèi)阻導(dǎo)致電池的整體溫度過(guò)高，容易發(fā)生熱失控。因此，需要電解液在保持高電導(dǎo)率的情況下能抑制電池升溫過(guò)快。而對(duì)于動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)快充也是電解液發(fā)展的一個(gè)重要方向。

高功率電池不僅對(duì)電極材料提出了高固相擴(kuò)散、納米化使離子遷移路徑短、控制極片厚度和壓實(shí)等要求，也對(duì)電解液提出了更高的要求：1、高解離度電解質(zhì)鹽；2、溶劑復(fù)合-粘度更低；3、界面控制-膜阻抗更低。

3、寬溫型電解液

電池在高溫時(shí)容易發(fā)生電解液自身分解以及材料與電解液件的副反應(yīng)加?。欢诘蜏貢r(shí)則可能會(huì)有電解質(zhì)鹽析出和負(fù)極SEI膜阻抗成倍增加。所謂寬溫電解液就是使電池?fù)碛懈訉挿旱墓ぷ鳝h(huán)境。下圖為各類(lèi)溶劑的沸點(diǎn)對(duì)比圖及凝固對(duì)比圖。

圖片來(lái)源: 北京化學(xué)試劑研究所

4、 安全性電解液

電池的安全主要體現(xiàn)在燃燒甚至爆炸上，首先電池本身就具有可燃性，因此當(dāng)電池過(guò)充、過(guò)放、短路時(shí)，當(dāng)收到外界的針刺、擠壓時(shí)，當(dāng)外界溫度過(guò)高時(shí)，都可能引發(fā)安全事故。因此，阻燃是安全型電解液研究的一個(gè)主要方向。

阻燃功能是在常規(guī)電解液中加入阻燃添加劑獲得的，一般采用磷系或鹵系阻燃劑，要求阻燃添加劑價(jià)格合理且不損害電解液性能。此外，采用室溫離子液體作為電解液也已進(jìn)入研究階段，將完全排除易燃的有機(jī)溶劑在電池中的使用。并且離子液體具有蒸氣壓極低、熱穩(wěn)定/化學(xué)穩(wěn)定性好、不易燃等特點(diǎn)，將大幅提高鋰離子電池的安全性。

5、 長(zhǎng)循環(huán)型電解液

由于目前鋰電池的回收，尤其是動(dòng)力電池的回收還存在較大的技術(shù)困難，因此提高電池的壽命是緩解這一現(xiàn)狀的一種方式。

長(zhǎng)循環(huán)型電解液的研究思路主要有兩點(diǎn)，一是電解液的穩(wěn)定性，包括熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性；二是與其他材料的穩(wěn)定性，要求與電極成膜穩(wěn)定，與隔膜無(wú)氧化，與集流體無(wú)腐蝕。