鋰離子電池電解液的特性是什么？未來發(fā)展趨勢如何？

在“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略推動下，新能源汽車行業(yè)實現(xiàn)了高速發(fā)展，極大地拉動了動力類鋰離子電池的需求量;電化學儲能裝機量的不斷提升將推動儲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消費類鋰離子電池銷量。在動力類鋰離子電池、儲能類鋰離子電池和消費類鋰離子電池的市場需求的共同帶動下，鋰離子電池電解液市場發(fā)展空間廣闊。隨著市場的擴大，各電池企業(yè)也對電解液廠研發(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、負極材料等與電解液的交互作用機理，開發(fā)新型功能電解液方案與之進行及時快速的響應(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)對電解液廠的品質(zhì)要求越來越嚴格，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)對于電解液廠家提出采購要求以匹配其產(chǎn)能擴張的需求，電解液廠在鋰離子電池材料領(lǐng)域需要進行縱向一體化布局，形成有機溶劑、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對電解液供應(yīng)及價格波動造成影響。

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)部的正負極材料之間起傳導導電離子的作用，通常需滿足電導率高、工作溫度范圍寬、電化學窗口寬、熱穩(wěn)定性好、化學穩(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)用端對應(yīng)為動力電池、3C電池、儲能電池及超級電容器等領(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溶劑組成。電解液是鋰離子電池四大關(guān)鍵材料正極、負極、隔膜、電解液之一，號稱鋰電池的“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。一般由鋰鹽和有機溶劑組成。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、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℃)，室溫時為結(jié)晶固體.沸點：248℃/760mmHg，243-244℃/740mmHg;閃點：160℃;密度：1.3218;折光率：1.4158(50℃);熔點：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.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25℃，熔點-43℃;沸點125.8℃;溶解性：不溶于水，可混溶于醇、酮、酯等多數(shù)有機溶劑，主要用途：用作溶劑及用于有機合成。

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)的鋰鹽對于鋰電池的能量密度、功率密度、寬電化學窗口、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、導電添加劑、阻燃添加劑、過充保護添加劑、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、電化學穩(wěn)定性好，與正極材料、負極材料、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、能最佳程度促進電極可逆反應(yīng)的進行，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)勢正在走進一個更為龐大的產(chǎn)業(yè)群——汽車動力電池領(lǐng)域。為了適應(yīng)這個龐大的產(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)用于電動車、儲能、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走出國門，走向世界。