電解液作為鋰離子電池的血液，承擔著運輸鋰離子的重任，它質量的好壞，將直接影響鋰離子電池的性能，同時也在一定程度上影響鋰離子電池的安安全性，本文將通過電解液的基礎知識、電解液添加劑的機理、電解液的發展趨勢等幾個方面對電解液進行一個簡單的分析和總結。

選擇電解液的一般原則如下：

(1)電化學穩定性好，與正極材料、負極材料、隔膜、集流體、粘結劑等不發生反應；

(2)離子電導新好，介電常數高，粘度低，離子遷移的阻力小；

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

(4)能最佳程度促進電極可逆反應的進行，即具有較高的循環效率；

(5)環境友好，最好無毒或者低毒性。

常見溶劑的物理性能如上表所示，根據電解液的選擇原則以及所在的體系中選擇合適的溶劑，基本的溶劑有環狀、鏈狀以及羧酸酯系列。

目前常用的鋰鹽為LiPF6，對水分很敏感，一旦接觸水分就會發生反應，造成產氣，電池鼓脹，循環衰減嚴重等問題，20～60℃溫度范圍內，在3種混合溶劑中LiPF6與水的反應速率常數k大小為：EC+DMC＜EC+DEC＜EC+DEC+DMC（如表1）；LiPF6與水的反應速率隨溫度升高而大大加快，40℃下的反應速率常數是20℃時的3～4倍，60℃時增大到20℃時的8～12倍，所以在配置電解液的時候一定要控制環境的溫濕度，目前量產所使用的電解液一般控制水分含量低于20ppm。

一些常用的添加劑如上表所示，用較少的量達到改善某一方面的性能。

(1)成膜添加劑：VC應用的比較廣泛，其主要機理為碳負極表面發生自由基聚合反應，生成聚烷基碳酸鋰化合物，從而有效抑制溶劑分子的共嵌入反應；PS、ES、DES、DMS等物質，其主要機理為還原分解形成SEI膜的主要成分是無機鹽Li2S、Li2SO3或Li2SO4和有機鹽ROSO2Li，大大增強SEI膜的穩定性；

(2)安全類添加劑：阻燃添加劑，降低電解液放熱值以及自熱率，主要是含P或F的有機化合物，如有機磷化物、有機氟化物、以及氟代烷基磷酸酯等。放過充添加劑，其主要機理為氧化還原梭反應（二茂鐵）以及電聚合反應（聯苯、環己基苯）；

(3)多功能添加劑：除水、導電、成膜等綜合作用，酰胺類添加劑，與水形成氫鍵，同時含有孤對電子，起到穩定SEI膜的作用。

添加成膜添加劑石墨負極循環后性能對比，可以明顯的看出，再添加成膜添加劑后負極材料在循環過好表面光滑了許多，而沒有添加成膜添加劑的負極則粗糙不少，循環也衰減的較快。

再添加了阻燃添加劑后，明顯看出再添加一定量后電解液已經不可燃了，給高能量密度的電池帶來一定的安全保障。

下面將介紹兩款新型添加劑對電池性能的影響：

隨著鎳含量以及充電上限電壓的提高，正極材料對電解液的要求也越來越高，高鎳材料在循環過程中會產生NiO，進而吸水、產氣造成電池失效。

一些聚磷酸酯類可以顯著的改善高鎳材料的性能。

LiPO2F2可在正負極表面成膜，顯著改善高鎳以及高電壓材料的性能，現在已經作為普遍的添加劑得到了廣泛的應用。

隨著能量密度的提升，高電壓、高鎳正極材料，以及硅碳負極的廣泛應用，越來越多的功能性添加劑將會被使用。

根據專家組給出的技術路線可以看出，就目前而言，需要進行高純度、高穩定性電解液的開發，后續將逐漸根據材料的發展進行高電壓、復合鋰鹽以及全固態電解質的開發，就中國目前電解液市場而言，準入門檻并不高，但是隱形的技術是有壁壘的，而隨著關鍵原材料的國產化，目前電解液的成本也隨之進一步降低，日韓企業也開始將制造工廠往國內轉移，相信在不久的將來，中國的電解液將會走出國門，走向世界。

參考文獻：

1.動力電池技術路線圖

2.高能量密度動力電池開發報告

作者：鋰電聯盟會長