锂离子电池电解液添加剂的发展与展望

锂离子电池电解液研究现状及展望锂离子电池电解液研究现状及展望摘要：锂离子电池电解液及其关键材料的研究日益受到广泛地重视。

电解液作为锂离子电池重要组成部分，其性能优劣对锂离子电池的发展是极大地制约。

以锂离子电池工作环境要求不同，电解液可分为高温型电解液、低温型电解液和安全型电解液，阐述了近几年锂离子电池电解液的技术研发现状，展望了锂离子电池电解液的未来发展趋势。

关键词：锂离子电池；电解液；溶剂；锂盐；添加剂锂离子电池自1990年实现规模生产以来，以比其它二次电池（铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池）所不能比拟的优越电性能及外型可变优势迅速占领了许多市场领域，得到了迅猛的发展。

已广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、摄像机、数码相机、移动DVD、MP3、电动车、电动工具等领域，已成为各种现代化移动通讯设备、电子设备、交通设备等不可缺少的部件。

锂离子电池电解液是锂离子电池必需的关键材料，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

伴随着锂离子电池的快速发展，我国锂离子电池所需的电解液生产也从无到有、从小到大发展壮大起来，对锂离子电池的发展起到了非常重要的支撑作用。

本文按照锂离子电池的工作环境要求，将锂离子电池电解液分为以下三个方面：高温型电解液、低温型电解液、安全型电解液，阐述了近几年锂离子电池电解液的技术研发现状。

1．锂离子电池高温型电解液研究锂离子电池在长时间工作状态下，电池内部温度会升高，局部温度可能达到70~80℃，普通电解液在高温下可能会发生一些副反应，影响电池的性能。

通过在普通电解液中加入功能添加剂制备成高温型电解液，在不影响常规性能的前提下，可以提高电池的高温性能。

1.1 磺酸酯添加剂研究固体电解质相间界面（solid electrolyte interphase，简称SEI）膜在锂离子电池中具有重要的意义，SEI膜的质量对提高锂离子电池的循环寿命有重要的作用。

锂离子电池耐高压电解液添加剂研究进展本文主要介绍锂离子电池耐高压电解液添加剂方面的研究进展，并按照添加剂的种类分类进行探讨：含硼类添加剂、有机磷类添加剂、碳酸酯类添加剂、含硫添加剂、离子液体添加剂及其它类型添加剂，并展望了添加剂在耐高压锂离子电池中的发展前景及未来研究方向。

标签：锂离子电池;电解液添加剂;耐高压耐高压电解液是构筑高压锂离子电池体系的核心，因为提高电池的工作电压可以提高能量密度，但是，目前所使用的电解液当工作电压超过4.3 V时会发生严重的氧化分解，导致电极/电解液之间界面阻抗增加，从而恶化电池性能。

相比于发展新型的耐高压电解液，添加剂由于其用量少、成本低、无毒或毒性较小等优点而更受研究者们的青睐。

本综述主要对耐高压锂离子电池中的添加剂进行了分类总结，并按照添加剂的种类将其分为：含硼类添加剂;有机磷类添加剂;碳酸酯类添加剂;含硫添加剂;离子液体添加剂及其它类型添加剂。

1 含硼类添加剂含硼化合物经常作为添加剂应用到不同正极材料的锂离子电池中，在电池循环过程中，很多含硼化合物会在正极表面形成保护膜，来稳定电极/电解液之间的界面，从而提高电池性能。

考虑到含硼化合物的这一独特性能，众多学者开始尝试将其应用到耐高压锂离子电池中，来增强正极界面稳定性。

LI等[1]将三（三甲基硅烷）硼酸酯（TMSB）应用到以Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 作正极材料的耐高压锂离子电池中，发现当有0.5%（质量分数）TMSB 添加剂存在时，循环200 圈后容量保持74%（电位范围2～4.8 V，充放电倍率为0.5 C）;而没有添加剂存在时，容量保持仅为19%。

为了了解TMSB对正极表面修饰的作用机制，ZUO等[2]将TMSB添加到LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨全电池中，并分别对正极材料进行了XPS 与TEM 分析，得到结论：在没有添加剂存在时，随着循环次数的增加，会逐渐在正极表面形成一层有LiF存在的正极电解液界面（CEI）膜，这层膜较厚且具有高阻抗;加入TMSB 后，缺电子的含硼类化合物会提高正极表面LiF的溶解度，形成的SEI膜较薄，且具有低的阻抗。

mof电解液添加剂锂沉积MOF（金属有机骨架化合物）电解液添加剂是指将金属有机骨架化合物引入锂离子电池电解液中，以改善电池的性能和安全性。

MOF电解液添加剂在锂离子电池中的应用是一个备受关注的研究领域。

首先，MOF电解液添加剂可以提高电池的循环寿命和能量密度。

通过控制MOF的结构和化学成分，可以实现对锂离子的更高容纳量和更稳定的嵌入/脱嵌过程，从而延长电池的循环寿命并提高能量密度。

其次，MOF电解液添加剂还可以提高电池的安全性能。

MOF的高表面积和多孔结构可以吸附电解液中的有害物质，如氟化物离子，从而抑制锂沉积时可能导致的安全隐患，如锂枝晶的形成和电池短路。

此外，MOF电解液添加剂还可以提高电池的导电性能和减小电池内部阻抗，从而提高电池的充放电效率和功率性能。

因此，MOF电解液添加剂对于提高锂离子电池的性能和安全性能具有重要作用。

从应用角度来看，MOF电解液添加剂的研究可以分为材料设计和合成、电池性能测试和机理研究三个方面。

在材料设计和合成方面，研究人员可以通过调控MOF的结构和化学成分，设计出具有良好吸附性能和嵌锂性能的MOF材料。

在电池性能测试方面，研究人员可以通过循环伏安曲线、恒流充放电测试等手段，评估MOF电解液添加剂对电池循环寿命、能量密度和安全性能的影响。

在机理研究方面，研究人员可以通过表征技术如X射线衍射、透射电镜等手段，探究MOF电解液添加剂在锂离子电池中的作用机理，为进一步优化MOF电解液添加剂提供理论基础。

总的来说，MOF电解液添加剂在锂离子电池中的应用具有重要意义，可以通过改善电池的性能和安全性能，推动锂离子电池技术的发展。

然而，目前MOF电解液添加剂在实际工业生产中的应用还面临一些挑战，如材料的大规模合成和工艺的工程化转化等问题，需要进一步的研究和探索。

点较低，不利于电池的高温性能，因此常与环状碳酸酯复合使用，确保锂离子电池具备良好的工作范围与安全性[1]。

1.2 电解质设计要点分析在锂离子电池的电解质设计要点中，由于电解质作为电解液主要原料之一，直接对锂离子电池的成膜性能、倍率放电性能、存储性能、循环性能等产生直接影响。

电解质中的锂离子性能，决定这电池的物理性能与化学性能。

在锂离子电池的安全设计当中，需要对六氟磷酸锂进行优化设计，确保能够优化电解液的电解质体系，通过对电解液的热稳定以及锂离子电池循环进行深入研究，确保锂离子电池的综合性能得到有效改善[2]。

2 锂离子电池电解液功能性添加剂优化应用措施在当前的锂离子电池电解液功能性添加剂的优化设计与应用中，其主要可以通过优化电解液导电性能，改善电解质稳定性能，提高电解液工作低温性能、完善电极膜性能、优化电池安全性与电解液循环稳定性的优化等五方面。

2.1 优化电解液导电性能在锂离子电池电解液功能性添加剂的优化设计当中，需要重视电解液的导电性能的提升。

在提升电解液的导电性能上，借助冠醚与锂离子形成的络合物，通过提升电解液中锂离子的溶解度，确保能够提高大量的游离锂离子与阴离子，借助锂离子与阴离子的有效分离，以此提升电解液的导电性能。

在锂离子电解液的导电性能提升中，借助冠醚类混合物的运用，不仅实现电解液导电性提升的作用，同时也能够降低锂离子电池充电过程的溶液切合分析，规避锂离子电池电解液的氨离子与锂离子之间发生的化学反应，通过提升锂离子的配位性能，以此提升电解液的导电性，确保电池充电与放电过程的导电性能，以此实现电池供电循环系统的优化改善[3]。

0 引言锂离子电池具备工作电压高，循环寿命长，自放电小，对外界污染小的优势，已成为一种重要的新型能源，尤其在新能源汽车方面得到广泛应用。

添加剂是锂离子电解液中重要的组成部分，对于电解液的性能具有决定性作用，开展功能性添加剂的研究设计，已成为当前锂离子电解液发展的重要方向。

锂离子电池电解液成分比例【实用版】目录一、锂离子电池电解液的概述二、锂离子电池电解液的主要成分1.溶剂2.锂盐3.添加剂三、锂盐的种类及优缺点1.LiPF2.LiBFLiBOB3.LiDFOB4.LiTFSI5.LiFSI四、锂离子电池电解液的发展趋势正文一、锂离子电池电解液的概述锂离子电池电解液是锂离子电池的重要组成部分，其主要作用是在电池内部正负极之间传输离子，实现电能的储存和释放。

由于锂电池工作电压的原因，一般采用非水电解液体系作为锂电池的电解液。

二、锂离子电池电解液的主要成分锂离子电池电解液主要由三部分组成，分别是溶剂、锂盐和添加剂。

它们按一定比例在一定条件下调制而成。

三种原料质量占比分别为 80％-85％、10％-12％、3％-5％，成本占比也大致如此。

1.溶剂：溶剂是锂离子电池电解液的主要成分，其作用是溶解锂盐，使锂离子能够在电解液中顺利传输。

常用的溶剂有碳酸酯类、醚类等。

2.锂盐：锂盐是锂离子电池电解液中的关键成分，其质量直接影响着电池的性能。

理想的锂盐需要具有较小的缔合度，易于溶解于有机溶剂，保证电解液高离子电导率；阴离子有抗氧化性及抗还原性，还原产物利于形成稳定低阻抗 SEI 膜；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；制备工艺简单，成本低，无毒无污染。

3.添加剂：添加剂主要是用来改善电解液的性能，例如抗氧化、抗腐蚀、提高离子电导率等。

常用的添加剂有成膜添加剂、热稳定剂等。

三、锂盐的种类及优缺点不同的锂盐具有不同的性质和优缺点，下面对几种常用的锂盐进行介绍：1.LiPF：具有合适的溶解度和较高的离子电导率，能在 Al 箔集流体表面形成一层稳定的钝化膜，协同碳酸酯溶剂在石墨电极表面生成一层稳定的 SEI 膜。

但热稳定性较差，易发生分解反应。

2.LiBFLiBOB：具有较高的电导率、较宽的电化学窗口和良好的热稳定性，成膜性能好，可直接参与 SEI 膜的形成。

3.LiDFOB：具有较高的溶解度和电导率，与电池正极有很好相容性，能在 Al 箔表面形成一层钝化膜并抑制电解液氧化。

2024年二氟草酸硼酸锂(LiODFB) 市场分析现状简介二氟草酸硼酸锂(LiODFB)是一种重要的锂离子电池电解液添加剂。

本文将对LiODFB市场的现状进行分析，并探讨其未来的发展趋势。

市场规模根据市场调研数据显示，近年来全球LiODFB市场规模呈逐年增长的趋势。

预计到2025年，全球LiODFB市场规模将达到XX亿美元。

市场驱动因素LiODFB作为锂离子电池电解液的重要组成部分，其市场需求受多个因素的驱动。

锂离子电池需求增加随着电动汽车及可再生能源市场的快速发展，对高性能锂离子电池的需求不断增加。

而作为电解液添加剂的LiODFB的需求也相应增加。

锂电池技术进步锂电池技术不断进步，推动了LiODFB市场的增长。

新一代锂离子电池的发展，使得对更高纯度的LiODFB及更高性能的电解液添加剂的需求增加。

政府政策支持各国政府鼓励电动交通工具的普及和可再生能源的发展，并出台一系列政策和补贴措施，促进锂离子电池产业的发展。

这些政策支持也推动了LiODFB市场的增长。

市场竞争格局目前，全球LiODFB市场竞争格局较为分散，主要的市场参与者包括A公司、B公司和C公司等。

这些公司在技术研发、生产规模和市场份额等方面存在差异。

市场趋势和机遇未来LiODFB市场面临着一些趋势和机遇。

新能源汽车市场增长预计未来几年，新能源汽车市场将保持快速增长，进一步推动LiODFB市场的发展。

新技术的应用随着锂离子电池技术的不断创新，新技术的应用将进一步提升电池性能和安全性。

这将对LiODFB市场带来新的机遇。

环保意识提升环保意识的提升促使人们寻求更清洁、可持续的能源解决方案。

作为一种绿色环保的电解液添加剂，LiODFB有望受益于此。

挑战和风险除了机遇，LiODFB市场也面临一些挑战和风险。

市场竞争加剧随着市场规模的扩大，竞争也越发激烈。

公司需要不断提高产品质量和技术水平，以保持竞争优势。

材料成本波动LiODFB的生产涉及到原材料成本和能源成本等方面的考量。

锂离子电池电解液的优化及其性能研究随着电子科技的不断发展，锂离子电池的应用越来越广泛，从智能手机到电动汽车都有它的身影。

而电解液作为锂离子电池的重要组成部分，直接影响着锂离子电池的性能。

因此，研究锂离子电池电解液的优化及其性能是十分必要的。

一、电解液的组成锂离子电池电解液由溶剂、锂盐和添加剂三个部分组成。

其中，溶剂是主要组成部分，一般采用有机溶剂，如碳酸乙烯、二甲基碳酸酯等。

锂盐则是电离的主要来源，不同的锂盐对电解液的性能影响不同。

添加剂是一些辅助组分，如氟化物、硫酸酯等，可起到调节电极反应、提高电极材料电化学稳定性以及优化电解液界面等作用。

二、电解液性能电解液的性能对锂离子电池的运行、寿命、安全性均具有影响。

以下介绍一些常用的电解液性能指标。

1. 锂离子电导率锂离子电导率是指电解液中离子输运的速率。

电解液的离子传递速度越快，电池输出功率就越高。

目前，常用的电解液主要采用含有配位膜的锂盐来提高电解液的离子传递速率。

2. 耐受低温性能电解液在低温下的性能对电池的运行很关键，因为低温下锂离子电池的输出功率和充放电效率均会受到影响。

因此，电解液的耐受低温性能也是重要的考评指标之一。

3. 热稳定性热稳定性是指电解液在高温下的耐受性，也是锂离子电池的一个安全性能指标。

电池在使用过程中，有时会遭受一些温度异常的情况，如果电解液不能够耐受这些极端的高温，则会导致电池安全性能下降。

4. 漏电流漏电流指电池在长时间放置后的失效现象，率先表现在电解液中。

漏电流过大会导致锂离子电池自放电加快、寿命缩短以及安全性下降。

三、电解液的优化为了优化锂离子电池的性能，可从以下几个方向进行电解液的优化。

1. 选择锂盐不同的锂盐具有不同的离子传递能力和溶解度，选择合适的锂盐可提高电解液的导电性能。

2. 利用添加剂添加剂对电解液的粘度、稳定性以及电化学稳定性等方面均有一定作用。

添加适量的添加剂，可有效地提高电解液的性能。

3. 引入浓度梯度电解液传统的锂离子电池中，电解液浓度是均匀分布的。

锂电池关键材料技术现状与发展趋 （下）■ 文/陈 庆 廖健淞 曾军堂 成都新柯力化工科技有限公司（接上期）4 锂电池电解质的技术现状锂电池电解液的主要由溶剂、电解质、添加剂组成，其中溶剂主要有碳酸丙烯酯（P C）、碳酸乙烯酯（E C）、碳酸二甲酯（D E C）、甲酯等；电解质则包括六氟磷酸锂（L i P F6）、四氟硼酸里（L i B F4）、高氯酸锂（L i C l O4）、六氟砷酸锂（L i A s F6）、三氟甲基硫磺酸（L i C F3S O3）等；添加剂主要是阻燃、耐高温等助剂。

传统锂盐LiPF6遇水分解，高温稳定性差，影响电池的安全性能。

酯类溶剂易燃，需要阻燃等处理。

因此，不断研究新型电解质锂盐、功能添加剂，成为锂电池电解液研究的重要方向。

4.1 电解液添加剂电解液添加剂的用量虽然仅占锂离子电池中电解液的一小部分，但适当的电解液添加剂能够指为改善电解液的电化学性能和提高阴极沉积质量，提高锂离子电池的可逆容量、循环性能、倍率放电性能和安全性能。

电解液添加剂种类多，按照功能的不同可分为成膜添加剂、水分抑制添加剂、提高电导率添加剂、安全添加剂、低温添加剂、高电压添加剂等。

目前，高能量密度电解液的重要研究方向是开发高性能成膜添加剂。

成膜添加剂通过在电池正、负极表面形成固体电解质相界面(SEI)膜，以改善电极/电解液界面性质。

目前，成膜添加剂中应用最为广泛的是碳酸酯类添加剂，包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚乙烯酯(V C)、碳酸丙烯酯（P C）、碳酸二甲酯（D M C）等，碳酸酯在负极表面可以形成均匀、稳定的S E I膜。

近年来，含硫添加剂越来越成为研究热点，主要包括二氧化硫、二硫化碳、聚硫化合物、亚硫酸酯类化合物等。

刘恋等[13]以比容量较高的氧化亚硅-石墨材料作为负极,考察碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、含硫添加剂硫酸亚乙酯(D T D)3种成膜添加剂及其不同组合在S i O-C负极表面上的成膜作用及对电池寿命的改善作用，可以看出，添加剂D T D可以更有效地在负极表面成膜，从而保护其他组分不分解，将DTD搭配VC、FEC后可以将硅碳软包电池的循环寿命由700次提升至1650次，获得较为理想的循环效果。

锂离子电池技术的发展和应用展望近年来，随着移动设备和电动车的普及，锂离子电池作为一种高性能、高能量密度的电池技术，逐渐成为主导市场的能源存储装置。

锂离子电池技术的不断发展和应用推动了现代科技的进步，同时也面临着一些挑战和机遇。

首先，让我们回顾一下锂离子电池技术的发展历程。

锂离子电池最初于20世纪70年代开始研发，但由于材料限制和安全性问题等原因，其商业化应用一直受到限制。

然而，随着钴酸锂正极材料的引入，锂离子电池的能量密度大幅提高，逐渐取代了镍氢电池等其他电池技术。

此后，随着科技的不断进步，石墨负极材料被改良，锂金属负极材料被应用，锂离子电池的性能和循环寿命大幅度提升。

此外，锂离子电池的快速充放电性能也得到了极大的提高，使其在电动车和可穿戴设备等领域得到了广泛应用。

未来，锂离子电池技术的发展将朝着更高能量密度、更长循环寿命和更安全的方向发展。

新型正极材料的研发是提高能量密度的关键所在。

如今，已经有一些新型正极材料，如钠离子电池和锂硫电池，正在得到广泛研究和开发。

钠离子电池具有较低的成本和较高的资源可持续性，而锂硫电池具有更高的理论能量密度，可以提供更长的续航里程。

这些新型正极材料有望在未来的能源存储领域实现突破。

另外，循环寿命的提升也是锂离子电池技术发展的关键方向。

随着锂离子电池的循环次数增加，其性能会逐渐下降，甚至出现容量衰退和安全性问题。

因此，在材料和电池结构方面的改进是提高循环寿命的重要手段。

例如，采用新型电解液和离子传输介质可以提高锂离子电池的电荷传输速率和循环寿命。

此外，锂离子电池技术在能源存储中的应用也将进一步扩展。

除了移动设备和电动车市场，锂离子电池在储能电站、家庭能源储备和可再生能源利用等领域有着巨大的潜力。

这些领域的发展将进一步推动锂离子电池技术的创新。

尽管锂离子电池技术在能源存储领域取得了巨大的成就，但也面临一些挑战。

首先，材料资源的限制可能会对锂离子电池的大规模应用造成困扰。