新型電解液LiFSI

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(jī)溶劑組成。電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)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。

鋰電池主要使用的電解質(zhì)是六氟磷酸鋰。用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無爆炸危險(xiǎn)，適用性強(qiáng)。在鋰電池電解質(zhì)中添加LiFSI后，可提高離子導(dǎo)電率及電池充放電特性。比如，反復(fù)充放電300次后，1.2MLiPF6的情況下放電容量保持率會(huì)降至約60％，而在1.0MLiPF6中添加0.2MLiFSI后，保持率可超過80％。目前LiFSI已經(jīng)進(jìn)入商用，用此種電解質(zhì)廢棄電池處理工作相對(duì)簡單，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好，因此該類電解質(zhì)的市場前景十分廣泛。

05化學(xué)途徑小結(jié)

對(duì)比分析以上四種提升動(dòng)力電池性能的化學(xué)途徑，未來提升動(dòng)力電池比容量的關(guān)鍵點(diǎn)在正極材料。而正極材料目前是短板，補(bǔ)齊短板，動(dòng)力電池的比容量提升將有質(zhì)的飛躍。目前，全球廠商均集中力量研究三元鋰動(dòng)力電池，在鋰正極中主要是加入鎳、鈷、錳三元素。并不斷調(diào)配三種元素之間的比例以提升電池性能。未來更有前途的三元材料是鎳、鈷、鋁，不斷調(diào)配實(shí)驗(yàn)這三種材料間的配比，將會(huì)獲得能量密度更大的三元鋰電池。新型三元鋰電池通過與硅碳負(fù)極的適配，再搭配新型電解液LiFSI，并用更薄的濕法薄膜包裹，將使得新型動(dòng)力電池的能量密度更高、環(huán)境更友好、安全性更高以及循環(huán)壽命更長。

動(dòng)力電池展望

現(xiàn)有體系下，電池能量密度的理論極限為300Wh/kg，如果要達(dá)到2025年，新體系動(dòng)力電池技術(shù)取得突破性進(jìn)展，單體比能量達(dá)500Wh/kg，有前景的方案包括固態(tài)鋰電池、鋰硫電池和鋰空氣電池等新的電化學(xué)體系電池。

固態(tài)電池大規(guī)模商用的可能性最高，因?yàn)楣虘B(tài)鋰電池和液態(tài)鋰電池在工作原理上并無區(qū)別，只是電解質(zhì)為固態(tài)與液態(tài)的區(qū)別。由于固態(tài)電池不再使用石墨負(fù)極，而是直接使用金屬鋰負(fù)極，所以大大減輕負(fù)極材料用量，使得整個(gè)電池的能量密度明顯提高。目前實(shí)驗(yàn)室已試制出能量密度為300-400Wh/kg的全固態(tài)電池，安全性能也比較高，不過該種電池體積較小，成本較高，目前僅在蘋果手機(jī)等高端小巧設(shè)備上有應(yīng)用。

鋰硫電池的能量密度最高，目前實(shí)驗(yàn)室試制的鋰硫電池比能量密度可達(dá)500Wh/kg，硫作為正極材料理論比能量高達(dá)2600Wh/kg，且單質(zhì)硫成本低、對(duì)于環(huán)境友好，但是，鋰硫電池在試制過程中有諸多技術(shù)難題無法突破，包括安全性、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性等。鋰硫電池應(yīng)用前景廣闊，環(huán)境友好，如果試制成功，無異于一場革命，新能源汽車將會(huì)迅速取代傳統(tǒng)燃油汽車。

鋰空氣電池的續(xù)航里程最長，單次續(xù)航里程可達(dá)2000公里，不僅如此，鋰空氣電池比能量有望超過700Wh/kg。金屬空氣電池是以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電能的一種特殊燃料電池。鋰空氣電池的比能量是鋰離子電池的10倍，體積更小，重量更輕。但是鋰金屬過于活潑，碰見水蒸汽馬上會(huì)發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)，其安全性、穩(wěn)定差。鋰空氣電池的應(yīng)用還有諸多技術(shù)難關(guān)要攻克。