鋰電池電解液發(fā)展現(xiàn)狀

鋰電池憑借其自身的綜合優(yōu)勢不斷滲透到一個個龐大的產(chǎn)業(yè)群汽車、電動工具、電子產(chǎn)品等領域。為了適應這些龐大的產(chǎn)業(yè)群，鋰電池電解液材料未來的發(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，從而使鋰離子電池更安全，具有更高的功率、更大的容量，最終安全方便地應用于電動車、儲能、航天以及更廣泛的領域。

為了滿足鋰離子電池產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的需要，必須開發(fā)出高安全性、高環(huán)境適應性更高的電解液材料。主要應從電解液的溶劑、溶質(zhì)和添加劑的選擇上進行考量：

（1）盡量選擇工作溫度范圍寬的溶劑，溶劑的熔點最好能在-40℃以下，沸點最好在150℃

以上或更高，電化學窗口寬的溶劑能更好地防止在荷電狀態(tài)下的電解液的氧化還原反應，同時可以提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。比如可以考慮使用離子液體、新型溶劑、多組分溶劑等，從而解決電池的安全性和環(huán)境適應性。

（2）選擇合適的溶質(zhì)，提高電池的環(huán)境適應性。目前通常所用的LiPF6（鋰六氟磷酸鹽）分解溫度低，從60℃開始就有少量分解，在較高溫度或惡劣的環(huán)境下，分解的比例大大增加，產(chǎn)生HF（氫氟酸）等游離酸，從而使電解液酸化，最終導致電極材料的損壞以及電池性能的急劇惡化。

（3）可以考慮添加適量的阻燃添加劑、氧化還原穿梭添加劑、保護正負極成膜添加劑等。采用阻燃添加劑可以確保電池內(nèi)部熱失控時，電解液不會燃燒起火，使電池安全性得以保證。采用氧化還原穿梭添加劑的作用是，防止當電池尤其是動力電池組由于在使用過程中出現(xiàn)異常的狀況，單體電池會經(jīng)常性過充或過放，從而導致電池性能的迅速惡化，進而影響整組電池的性能和使用，甚至帶來安全隱患的發(fā)生。采用正負極成膜添加劑的作用是可以有效地保護正負極材料在充電狀態(tài)下與電解液的接觸反應，通過成膜的形式，將高度活性的正負極與電解液隔離開來，從而防止電解液在電極表面的反應。

電解液主要原材料為六氟磷酸鋰，占電解液成本的50%左右，其生產(chǎn)成本為10萬元/噸，售價為40萬元/噸，毛利率高達75%。六氟磷酸鋰合成難度較高，整個生產(chǎn)過程涉及高溫、低溫、真空、高壓、腐蝕性強、易燃易爆和劇毒化學品，對設備和人員要求高、工藝難度極大。森田化工在張家港的建設年產(chǎn)300噸六氟磷酸鋰的工廠，照搬日本工廠的成熟設備和工藝，仍然歷時3年才穩(wěn)定達產(chǎn)，可見工藝難度之高。

難點在于雜質(zhì)控制。電解液對六氟磷酸鋰的純度要求極高，行業(yè)標準要求水分小于30ppm，游離酸小于10ppm。由于六氟磷酸鋰本身具有吸潮性，因此高純原料的獲取和生產(chǎn)過程中雜質(zhì)控制和產(chǎn)品提純都是關鍵因素。較高的技術門檻，導致極高的市場集中度，市場主要被關東電化學工業(yè)、STELLA、森田化學等幾家日本企業(yè)壟斷。

國內(nèi)目前僅有天津金牛能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)量約80噸，產(chǎn)品全部自用不對外銷售。江蘇國泰和多氟多正在進行中試生產(chǎn)。

發(fā)展趨勢：長期看，新電解質(zhì)體系的開發(fā)將是大勢所趨。六氟磷酸鋰材料的熱穩(wěn)定性較差，從60℃開始就有少量分解，在較高溫度或惡劣的環(huán)境下，分解的比例大大增加，產(chǎn)生氫氟酸等游離酸，會使電解液酸化，最終導致電極材料的損壞以及電池性能的急劇惡化。同時六氟磷酸鋰易潮解，而水分是電解液的大敵。近些年，草酸硼酸鋰鹽在電解液中的應用逐漸引起關注。用草酸硼酸鋰鹽配制成的電解液有抗過充、阻燃等功能，形成的SEI膜非常穩(wěn)定，滿足動力電池高安全性的要求。更長遠看，聚合物鋰電池可能成為鋰電池未來的發(fā)展方向。由于用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì)，與液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點，也不會產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此外殼材質(zhì)可以更輕，從而可以提高整個電池的比容量。此外，聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比普通鋰離子電池有所提高。