(3)在很寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，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(jìn)電極可逆反應(yīng)的進(jìn)行，即具有較高的循環(huán)效率；

 

(5)環(huán)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(jù)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(huán)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(fā)生反應(yīng)，造成產(chǎn)氣，電池鼓脹，循環(huán)衰減嚴(yán)重等問題，20～60℃溫度范圍內(nèi)，在3種混合溶劑中LiPF6與水的反應(yīng)速率常數(shù)k大小為：EC+DMC＜EC+DEC＜EC+DEC+DMC（如表1）；LiPF6與水的反應(yīng)速率隨溫度升高而大大加快，40℃下的反應(yīng)速率常數(shù)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(huán)境的溫濕度，目前量產(chǎn)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(dá)到改善某一方面的性能。

 

(1)成膜添加劑：VC應(yīng)用的比較廣泛，其主要機(jī)理為碳負(fù)極表面發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，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(yīng)；PS、ES、DES、DMS等物質(zhì)，其主要機(jī)理為還原分解形成SEI膜的主要成分是無機(jī)鹽Li2S、Li2SO3或Li2SO4和有機(jī)鹽ROSO2Li，大大增強(qiáng)SEI膜的穩(wěn)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(jī)化合物，如有機(jī)磷化物、有機(jī)氟化物、以及氟代烷基磷酸酯等。放過充添加劑，其主要機(jī)理為氧化還原梭反應(yīng)（二茂鐵）以及電聚合反應(yīng)（聯(lián)苯、環(huán)己基苯）；

 

(3)多功能添加劑：除水、導(dǎo)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(wěn)定SEI膜的作用。

 

添加成膜添加劑石墨負(fù)極循環(huán)后性能對比，可以明顯的看出，再添加成膜添加劑后負(fù)極材料在循環(huán)過好表面光滑了許多，而沒有添加成膜添加劑的負(fù)極則粗糙不少，循環(huán)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(jīng)不可燃了，給高能量密度的電池帶來一定的安全保障。

 

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(huán)過程中會產(chǎn)生NiO，進(jìn)而吸水、產(chǎn)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(fù)極表面成膜，顯著改善高鎳以及高電壓材料的性能，現(xiàn)在已經(jīng)作為普遍的添加劑得到了廣泛的應(yīng)用。

 

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

 

根據(jù)專家組給出的技術(shù)路線可以看出，就目前而言，需要進(jìn)行高純度、高穩(wěn)定性電解液的開發(fā)，后續(xù)將逐漸根據(jù)材料的發(fā)展進(jìn)行高電壓、復(fù)合鋰鹽以及全固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā)，就中國目前電解液市場而言，準(zhǔn)入門檻并不高，但是隱形的技術(shù)是有壁壘的，而隨著關(guān)鍵原材料的國產(chǎn)化，目前電解液的成本也隨之進(jìn)一步降低，日韓企業(yè)也開始將制造工廠往國內(nèi)轉(zhuǎn)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。近年來，隨著國內(nèi)外電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，動力電池企業(yè)不僅要擴(kuò)張產(chǎn)能規(guī)模確保產(chǎn)量供應(yīng)，還面臨著持續(xù)提升產(chǎn)品能量密度等關(guān)鍵指標(biāo)的“攻堅戰(zhàn)”。

 

近期，中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高對上述行業(yè)關(guān)心的重點話題從技術(shù)角度進(jìn)行回應(yīng)，對業(yè)內(nèi)外人士全面了解當(dāng)前動力電池技術(shù)水平概況提供了重要參考。

 

歐陽明高：按照規(guī)劃，2020年要實現(xiàn)動力電池能量密度300瓦時/公斤目標(biāo)。目前承擔(dān)新能源汽車專項項目的有三個團(tuán)隊：寧德時代新能源、天津力神和合肥國軒。這三個團(tuán)隊目前采用的技術(shù)路線大同小異，即正極采用高鎳三元，負(fù)極是硅碳，這種電池目前技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近應(yīng)用要求，到2020年，比能量300瓦時/公斤的電池的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)取得了實質(zhì)性突破，現(xiàn)在從比能量角度看都已經(jīng)達(dá)到，例如寧德時代新能源的電池研究成果的循環(huán)壽命基本在1000次左右，能量密度達(dá)到304瓦時/公斤，其他兩家也差不多。當(dāng)然還有部分企業(yè)安全性標(biāo)準(zhǔn)還沒有完全滿足。用300瓦時/公斤的單體電池大概能做出200-210瓦時/公斤的電池系統(tǒng)，因為基本是軟包電池，而非方形電池。國內(nèi)在去年年底、今年年初，動力電池的能量密度單體達(dá)到230瓦時/公斤左右，系統(tǒng)大約150瓦時/公斤左右。到2018、2019年還需要再提高50-70瓦時/公斤，我認(rèn)為是可以做到的。至于單體350瓦時/公斤、系統(tǒng)260瓦時/公斤是我們力爭的目標(biāo)。

 

歐陽明高：面向2025年產(chǎn)業(yè)化，我們希望沖擊單體電池能量密度達(dá)到400瓦時/公斤的目標(biāo)。300瓦時/公斤的實現(xiàn)改變的是負(fù)極，從碳變成硅碳，到400瓦時/公斤要變的是正極，目前可選的正極材料有好幾種，現(xiàn)在新能源汽車重點專項取得突破性進(jìn)展的是高容量富鋰錳基正極材料，有兩個單位承擔(dān)了前沿基礎(chǔ)項目，一個是物理所，改善了富鋰錳基正極循環(huán)的電壓衰減，達(dá)到的指標(biāo)是正極循環(huán)100周之后電壓衰減降到了2%以內(nèi)，這是一個重大的進(jìn)展。另外一個是北京大學(xué)的團(tuán)隊，首次研制出了比容量400毫安時/克的富鋰錳基正極，實現(xiàn)400瓦時/公斤應(yīng)該是沒有問題的，甚至可能更高。這更為開發(fā)比能量大于500瓦時/公斤的新型鋰離子電池提供了可能，但循環(huán)尚存在一定不確定性。

 

更加前沿的技術(shù)是固態(tài)電池。目前國內(nèi)有多家研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)單位在做，包括中科院青島能源所、寧波材料所，物理所等，也包括寧德時代新能源、中航鋰電等。最近寧波材料所與贛鋒鋰業(yè)合作，投資5億元人民幣，致力于推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，計劃2019年量產(chǎn)，2020年產(chǎn)品進(jìn)入電動汽車市場。固態(tài)電池?zé)o疑是2017年全球電池領(lǐng)域最熱的一個技術(shù)名詞。