以下为正文：
目前主流的动力电池是锂离子电池，电极材料决定了电池的能量密度，而电解液基本决定了电池的循环、高低温和安全性能。你对锂电池的电解液了解多少？本文为您详细介绍电解液的成分。
锂电池电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂组成。电解液的基本组成变化不大，创新主要体现在新型锂盐和添加剂的开发，以及对锂离子电池所涉及的界面化学过程和机理的深入理解。
锂盐
锂盐的种类很多，但商用锂离子电池中的锂盐很少。理想的锂盐需要具有以下特性：
(1)缔合程度小，易溶于有机溶剂，保证了电解质的高离子电导率；
(2)阴离子具有抗氧化性和抗还原性，还原产物有利于形成稳定的低阻抗SEI膜；
(3)化学稳定性好，不与电极材料、电解液、隔膜等发生有害副反应。
(4)制备工艺简单，成本低，无毒无污染。
不同种类锂盐的介绍
LiPF6
LiPF6是使用最广泛的锂盐。LiPF6的单一性能不是最突出的，但在碳酸盐混合溶剂电解质中综合性能最好。LiPF6具有以下突出的优点：(1)在非水溶剂中具有适当的溶解性和高离子电导率；(2)可以在铝箔集流体表面形成稳定的钝化膜；(3)碳酸盐溶剂在石墨电极表面形成了稳定的SEI膜。但是，LiPF6热稳定性差，容易发生分解反应。副反应产物会破坏电极表面的SEI膜，溶解正极活性成分，导致循环容量衰减。
LiBF4
LiBF4是一种常用的锂盐添加剂。与LiPF6相比，LiBF4的工作温度范围更宽，高温稳定性更好，低温性能更好。
LiBOB
LiBOB具有高电导率、宽电化学窗口和良好的热稳定性。它最大的优势在于成膜性能，可以直接参与SEI膜的形成。
LiDFOB
上盖由半分子LiBOB和LiBF4组成，结合了LiBOB良好的成膜性和LiBF4良好的低温性能的优点。与LiBOB相比，LiDFOB在线型碳酸酯溶剂中的溶解度更高，电解质的电导率更高。其高低温性能优于LiPF6，与电池正极相容性好。它能在铝箔表面形成钝化膜，抑制电解液的氧化。
利特夫西
LiTFSI结构中的cf3so 2-基团具有很强的吸电子作用，加剧了负电荷的离域，减少了离子缔合配对，使盐具有很高的溶解性。LiTFSI导电率高，热分解温度高，不易水解。然而，当电压高于3.7V时，铝集流体将被严重腐蚀。
利夫西
LiFSI分子中的氟原子有很强的电子吸收，可以使n上的负电荷离域，离子缔合和配对效应较弱，Li容易离解，所以电导率高。
LiPO2F2
LiPO2F2具有良好的低温性能，还能提高电解质的高温性能。作为添加剂，LiPO2F2可以在负极表面形成富含LixPOyFz和LiF的SEI膜，有利于降低电池的界面阻抗，提高电池的循环性能。然而，LiPO2F2也有溶解度低的缺点。
有机溶剂
液体电解质的主要成分是有机溶剂，有机溶剂溶解锂盐，为锂离子提供载体。锂离子电池电解液的理想有机溶剂需要满足以下条件：(1)介电常数高，对锂盐的溶解能力强；
(2)熔点低，沸点高，能在很宽的温度范围内保持液体；
(3)粘度低，便于锂离子传输；
(4)化学稳定性好，不破坏正负极结构，不溶解正负极材料
有机醚溶剂主要包括链醚如1，2-二甲氧基丙烷(DMP)、二甲氧基甲烷(DMM)和乙二醇二甲醚(DME)和环醚如四氢呋喃(THF)和2-甲基四氢呋喃(2-Me-THF)。链醚溶剂的碳链越长，化学稳定性越好，但粘度越高，锂离子迁移率越低。二甲醚能与六氟磷酸锂形成稳定的LiPF6-DME螯合物，在锂盐中有很强的溶解性，使电解液具有很高的电导率。但DME化学稳定性差，不能在阳极材料表面形成稳定的钝化膜。酯包括环状碳酸酯如碳酸丙烯酯(PC)和碳酸乙烯酯(EC)和链状碳酸酯如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)。环状碳酸酯EC和PC的介电常数较高，使得锂盐更容易溶解，但同时其粘度也很高，使得锂离子迁移率较低。链状碳酸盐DMC、DEC、EMC介电常数低，溶解锂盐能力弱，但粘度低，流动性好，便于锂离子迁移。
添加剂
添加剂用量少，效果显著，是提高锂离子电池相关性能的一种经济实用的方法。通过在锂离子电池电解液中添加少量添加剂，可以改善电池的一些性能，如可逆容量、电极/电解液相容性、循环性能、倍率性能和安全性能等。这在锂离子电池中起着非常关键作用。一种理想的锂离子电池电解液添加剂应具备以下特性：(1)在有机溶剂中的高溶解度；
(2)少量的添加剂就能大大改善一种或几种性能；
(3)不会与电池的其他成分发生有害的副反应，从而影响电池的性能；
(4)成本低，无毒或低毒。根据添加剂作用的不同，可分为导电添加剂、过充保护添加剂、阻燃添加剂、SEI成膜添加剂、正极材料保护剂、LiPF6稳定剂和其他功能添加剂。
导电添加剂通过与电解液离子的配位反应，促进锂盐的溶解，提高电解液的导电性，从而提高锂离子电池的倍率性能。导电添加剂又称配体添加剂，根据作用离子的不同，可分为阴离子配体、阳离子配体和中性配体。过充电保护添加剂是提供过充电保护或增强过充电耐受性的添加剂。过保护添加剂按作用分为氧化还原对添加剂和聚合单体添加剂两类。目前氧化还原对添加剂主要是茴香醚系列，氧化还原电位高，溶解性好。单体添加剂在高压下会聚合，释放出气体，同时聚合物会覆盖在正极材料表面，中断充电。聚合添加剂主要包括二甲苯、苯基环己烷等芳香族化合物。阻燃添加剂的作用是提高电解质的燃点或阻止燃烧的自由基链式反应，防止燃烧。添加阻燃剂是降低电解液可燃性、拓宽锂电池使用温度范围、提高其性能的重要途径之一。阻燃添加剂的作用机理主要有两种：一种是通过在气相和气相之间创建一个绝缘层来阻止凝聚相和气相的燃烧；二是捕捉燃烧反应过程中的自由基，阻止燃烧的自由基链式反应，防止气相燃烧反应。
成膜添加剂的作用是促进电极材料表面形成稳定有效的SEI膜。SEI膜的性能极大地影响着锂离子电池的首次不可逆容量损失、倍率性能、循环寿命等电化学性能。理想的SEI膜能够绝缘电子，允许锂离子自由进出电极，阻止电极材料与电解质进一步反应，结构稳定，不溶于有机溶剂。成膜助剂根据作用机理不同可分为电化学还原型、化学反应型和SEI膜改性型。电化学还原添加剂的还原电位高于电解液中有机溶剂的还原电位，电化学还原可优先发生在电极表面，形成性能优异的SEI膜。这些添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烯腈、SO2、CS2和多硫化物(Sx2-)。化学反应性添加剂可以在充放电过程中与有机溶剂还原产物的中间体发生自由基反应，或者与最终产物发生化学反应，形成稳定性更好的SEI膜。未来电解液的主要发展方向是开发与高压阳极相匹配的电解液，兼顾高容量硅碳阳极，避免硅阳极在循环过程中体积膨胀导致的固体电解质膜(SEI膜)反复破裂和再生，以及电解液的过度消耗等问题。添加剂是电解液的核心价值，对电解液的润湿性、阻燃性和成膜性能有重大影响，也是开发高性能电解液的关键。
审计唐子红
标签：电解液添加剂性能