鋰離子電池電解液的特性是什么？未來發(fā)展趨勢如何？

在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略推動(dòng)下，新能源汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，極大地拉動(dòng)了動(dòng)力類鋰離子電池的需求量;電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量的不斷提升將推動(dòng)儲(chǔ)能類鋰離子電池出貨量的增長;5G 技術(shù)的推廣、各類可穿戴設(shè)備的興起以及共享理念的普及將帶動(dòng)消費(fèi)類鋰離子電池銷量。在動(dòng)力類鋰離子電池、儲(chǔ)能類鋰離子電池和消費(fèi)類鋰離子電池的市場需求的共同帶動(dòng)下，鋰離子電池電解液市場發(fā)展空間廣闊。隨著市場的擴(kuò)大，各電池企業(yè)也對(duì)電解液廠研發(fā)能力、技術(shù)水平、產(chǎn)品控制、產(chǎn)能及原材料的供應(yīng)等方面提出更高的要求。

在研發(fā)能力和技術(shù)方面，電池企業(yè)不斷追求電池的快充性能、高能量密度和高安全性能，電解液廠家需要深入探究電池正極材料、負(fù)極材料等與電解液的交互作用機(jī)理，開發(fā)新型功能電解液方案與之進(jìn)行及時(shí)快速的響應(yīng)，并形成與之相匹配的產(chǎn)品，才能滿足電池企業(yè)的開發(fā)速度。在品質(zhì)方面，電池企業(yè)對(duì)電解液廠的品質(zhì)要求越來越嚴(yán)格，也需要電解液廠家不斷優(yōu)化工藝，提高質(zhì)量控制能力，開發(fā)出更完善的電解液控制流程和檢測方法，以滿足電池企業(yè)的使用需求。在產(chǎn)能和原材料供應(yīng)方面，電池企業(yè)對(duì)于電解液廠家提出采購要求以匹配其產(chǎn)能擴(kuò)張的需求，電解液廠在鋰離子電池材料領(lǐng)域需要進(jìn)行縱向一體化布局，形成有機(jī)溶劑、添加劑、電解質(zhì)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，避免電解液原材料市場需求波動(dòng)對(duì)電解液供應(yīng)及價(jià)格波動(dòng)造成影響。

因此，通過與電池企業(yè)的深度合作，電解液廠商可以借助電池企業(yè)技術(shù)、信息、設(shè)備優(yōu)勢，不斷提升電解液的研發(fā)水平、品質(zhì)水平，和電解液及原材料供應(yīng)能力。液態(tài)電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜四大部分組成，電解液在電池內(nèi)部的正負(fù)極材料之間起傳導(dǎo)導(dǎo)電離子的作用，通常需滿足電導(dǎo)率高、工作溫度范圍寬、電化學(xué)窗口寬、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性高、安全性較好等性能特性。電解液是鋰電池的重要原材料，電解液主要構(gòu)成成分為溶質(zhì)、溶劑和添加劑。在電解液的三類核心材料溶質(zhì)(鋰鹽)、溶劑、添加劑中，溶質(zhì)是電解液中成本占比最高的成分，按照不同的鋰鹽溶質(zhì)分類，電解液可分為六氟磷酸鋰(LiPF6)電解液、四氟硼酸鋰(LiBF4)電解液、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)電解液、二草酸硼酸鋰(LiBOB)電解液、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)電解液、二氟磷酸鋰(LiPO2F)電解液、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)電解液。中國鋰電池電解液行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯EC和碳酸二甲酯DMC為主)、電解質(zhì)鋰鹽如六氟磷酸鋰及成膜添加劑等原材料供應(yīng)商。產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)為電解液生產(chǎn)企業(yè)如液態(tài)電解液、固態(tài)電解液等。產(chǎn)業(yè)鏈下游是鋰電池生產(chǎn)企業(yè)，其應(yīng)用端對(duì)應(yīng)為動(dòng)力電池、3C電池、儲(chǔ)能電池及超級(jí)電容器等領(lǐng)域。

鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體，作為電池的重要組成部分，鋰電池電解液成分一般由鋰鹽和有機(jī)溶劑組成。電解液是鋰離子電池四大關(guān)鍵材料正極、負(fù)極、隔膜、電解液之一，號(hào)稱鋰電池的“血液”。今天給大家全面介紹鋰電池電解液成分。

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一、什么是鋰電池電解液?

鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。一般由鋰鹽和有機(jī)溶劑組成。電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。

二、鋰電池電解液成分常見的三種類型

1、碳酸乙烯酯：分子式C3H4O3

透明無色液體(>35℃)，室溫時(shí)為結(jié)晶固體.沸點(diǎn)：248℃/760mmHg，243-244℃/740mmHg;閃點(diǎn)：160℃;密度：1.3218;折光率：1.4158(50℃);熔點(diǎn)：35-38℃;本品是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶劑。在電池工業(yè)上，可作為鋰電池電解液的優(yōu)良溶劑。

2、碳酸丙烯酯：分子式C4H6O3

無色無氣味，或淡黃色透明液體，溶于水和四氯化碳，與丙酮，苯等混溶。是一種優(yōu)良的極性溶劑。本產(chǎn)品主要用于高分子作業(yè)、氣體分離工藝及電化學(xué).特別是用來吸收天然氣、石化廠合成氨原料其中的二氧化碳，還可用作增塑劑、紡絲溶劑、烯烴和芳烴萃取劑等。

3、碳酸二乙酯：分子式CH3OCOOCH3

無色液體，稍有氣味;蒸汽壓1.33kPa/23.8℃;閃點(diǎn)25℃，熔點(diǎn)-43℃;沸點(diǎn)125.8℃;溶解性：不溶于水，可混溶于醇、酮、酯等多數(shù)有機(jī)溶劑，主要用途：用作溶劑及用于有機(jī)合成。

三、鋰電池電解液成分主要構(gòu)成

鋰電池電解液主要由三部分組成，主要為溶劑、鋰鹽、添加劑。

1、溶劑

溶劑在鋰電池電解液成分的作用主要是用來溶解鋰鹽的。電解液中的溶劑主要有環(huán)狀碳酸酯(PC、EC);鏈狀碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯類(MF、MA、EA、MA、MP等)。

2、鋰鹽

優(yōu)質(zhì)的鋰鹽對(duì)于鋰電池的能量密度、功率密度、寬電化學(xué)窗口、循環(huán)壽命、安全性能等方面都有著較大的影響。鋰鹽中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、、LiAsF6等。

3、添加劑

鋰電池電解液成分添加劑的種類主要有成膜添加劑、導(dǎo)電添加劑、阻燃添加劑、過充保護(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。

四、如何選擇鋰電池電解液?

1、電化學(xué)穩(wěn)定性好，與正極材料、負(fù)極材料、隔膜、集流體、粘結(jié)劑等不發(fā)生反應(yīng);

2、離子電導(dǎo)性好，介電常數(shù)高，粘度低，離子遷移的阻力小;

3、在很寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，一般溫度范圍為-40℃～70℃，適用于改善鋰電池的高低溫特性;

4、能最佳程度促進(jìn)電極可逆反應(yīng)的進(jìn)行，即具有較高的循環(huán)效率;

5、環(huán)境友好，最好無毒或者低毒性。

五、鋰電池電解液的未來發(fā)展趨勢

鋰電池電解液憑借其自身的綜合優(yōu)勢正在走進(jìn)一個(gè)更為龐大的產(chǎn)業(yè)群——汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域。為了適應(yīng)這個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)群，鋰離子電池電解液成分未來的發(fā)展趨勢將主要集中在新型溶劑、離子液體、添加劑、新型鋰鹽等方面。與新型正、負(fù)極材料相匹配，從而使鋰電池更安全，具有更高的功率、更大的容量，最終安全方便地應(yīng)用于電動(dòng)車、儲(chǔ)能、航天以及更廣泛的領(lǐng)域。

目前鋰電池電解液市場而言，準(zhǔn)入門檻并不高，但是隱形的技術(shù)是有壁壘的，而隨著關(guān)鍵原材料的國產(chǎn)化，目前電解液的成本也隨之進(jìn)一步降低，日韓企業(yè)也開始將制造工廠往國內(nèi)轉(zhuǎn)移，相信在不久的將來，中國的鋰電池電解液成分將會(huì)走出國門，走向世界。