鋰電池具有較高能量密度，受到廣泛關(guān)注，但隨著其應(yīng)用場合的增多，業(yè)界對電池性能也提出了更多的要求。人們期待可以有更高能量密度、功率密度的鋰離子電池問世，以實現(xiàn)長久續(xù)航及儲能，緩解“能源焦慮”。

目前，使用高比能正極材料（如NCM811）以及提高電池工作電壓（>4.2V）是獲得更高能量密度的最有效途徑。但在高工作電壓下，負(fù)責(zé)傳導(dǎo)正負(fù)極間鋰離子的鋰電池電解液需要具有較好的耐氧化性、電化學(xué)窗口穩(wěn)定，這樣鋰離子電池才能在高電壓下維持穩(wěn)定循環(huán)。

電解液是正負(fù)極材料的橋梁

高電壓電解液的制備

目前商業(yè)化鋰離子電池電解液一般由碳酸酯類有機溶劑及六氟磷酸鋰(LiPF₆)組成，EC是其必不可少的一種溶劑，由于其介電常數(shù)高，溶解鋰鹽的能力強，通常也會加入低粘度的DMC、DEC、EMC等作為共溶劑，以提高鋰離子遷移速率。

但這種傳統(tǒng)電解液通常在工作電壓大于4.5 V時，會發(fā)生分解，這是由于常用的有機碳酸酯類溶劑在高電壓下不能穩(wěn)定存在。因為它們的氧化電位較低，高電壓下會發(fā)生氧化分解，所以會使得鋰離子電池性能降低。常規(guī)電解液已不能滿足高電壓鋰離子電池的需求，因此開發(fā)高電壓電解液至關(guān)重要。

目前，開發(fā)高電壓電解液的途徑主要有兩種，一是改進傳統(tǒng)電解液；二是開發(fā)新體系高電壓電解液。前者主要通過將碳酸酯類電解液的濃度增加，以及加入高電壓添加劑分解形成正極保護膜來實現(xiàn)，后者則是開發(fā)砜類、腈類、離子液體和氟代類電解液等可滿足高電壓需求的新型電解液。

電解液添加劑對電極材料的保護原理圖

高電壓電解液的研發(fā)現(xiàn)狀

不過高電壓電解液的研發(fā)面臨著不少困難——比如說高濃度電解液存在電導(dǎo)率低以及浸潤性較差等不足；電解液添加劑種類繁多，不同添加劑機理各異；新型電解液存在黏度較大、電導(dǎo)率很低、生產(chǎn)成本高等。但隨著時間的推進，目前高電壓電解液已有不少研究進展，距離商業(yè)化距離越來越近。

如果您想了解更多，歡迎關(guān)注11月24-26日在珠海舉辦的“2022年全國新能源粉體材料暨增效輔材創(chuàng)新發(fā)展論壇（第二屆）”，來自電子科技大學(xué)的馬建民教授將在題為《高電壓電解液化學(xué)》的報告中介紹鋰電池背景、電解液及其添加劑最新研究進展、未來展望：包括4.8V富鋰錳基正極匹配電解液、4.6V鈷酸鋰匹配電解液、4.6V三元正極匹配電解液等內(nèi)容。

關(guān)于報告人

馬建民，電子科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、四川省峨眉計劃創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、英國皇家化學(xué)會會士。主要研究方向為電解液應(yīng)用基礎(chǔ)研究，尤其聚焦高電壓電解液化學(xué)。曾獲湖南省自然科學(xué)二等獎（1/6）、湖南省青年科技獎、入選2020-2022年“高被引科學(xué)家”。Rare Metals、Journal of Energy Chemistry、Nano-Micro Letters、Chinese Chemical Letters、Journal of Physics: Condensed Matter、Journal of Physics: Energy等期刊編委。主編多本專著，并在Angewandte Chemie International Edition、Science Bulletin、Advanced Materials系列等期刊發(fā)表多篇論文，H因子81，被引2萬余次。

珠海新能源論壇會務(wù)組

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