鋰離子電池電解液技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及新型工藝介紹

• 馮少杰 2024年1月25日 來(lái)源：中研網(wǎng) 619 35
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隨著鋰離子電池在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電解液作為電池中的關(guān)鍵組成部分，其重要性不容忽視。電解液是電池中離子傳輸?shù)拿浇?，主要由鋰鹽和有機(jī)溶劑組成，其作用是在正、負(fù)極之間傳導(dǎo)離子，確保鋰離子電池能夠發(fā)揮高電壓、高比能等優(yōu)勢(shì)。

據(jù)中研普華研究院《2023-2028年電解液市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及供需格局分析預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示，2022年，全球鋰離子電池電解液的出貨量突破了百萬(wàn)噸大關(guān)，達(dá)到104.3萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)70.4%。在這一增長(zhǎng)趨勢(shì)中，中國(guó)電解液的出貨量表現(xiàn)尤為亮眼，同比增長(zhǎng)75.7%，達(dá)到89.1萬(wàn)噸，占全球電解液市場(chǎng)的份額也增長(zhǎng)至85.4%。這一顯著的增長(zhǎng)得益于中國(guó)電解液企業(yè)大規(guī)模的擴(kuò)產(chǎn)。展望未來(lái)，隨著中國(guó)電解液企業(yè)產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)大，其在全球電解液市場(chǎng)的占比將有望進(jìn)一步提升。

鋰離子電池電解液新興工藝

電解液是電池中關(guān)鍵的傳輸介質(zhì)，由溶劑、溶質(zhì)和添加劑等原料在特定條件下，按照一定比例精心配制而成。這些原料在質(zhì)量上各自占據(jù)一定的比例，其中溶劑占比最大，達(dá)到80%~85%;其次是溶質(zhì)，占比10%~12%;添加劑占比最小，為3%~5%。從成本角度來(lái)看，溶劑的成本占比為25%~30%，而溶質(zhì)的成本占比最高，達(dá)到40%~50%，添加劑的成本占比則為10%~30%。

電解液中的各組成成分比例相對(duì)固定，其中溶劑的占比最高，對(duì)電解液的性能起到至關(guān)重要的作用。溶劑的主要功能是作為傳輸鋰離子的媒介，它與電解液的整體性能緊密相關(guān)。在目前的應(yīng)用中，碳酸酯類溶劑是最常用的選擇，包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等。為了達(dá)到最佳效果，實(shí)際應(yīng)用中常常將高介電常數(shù)溶劑與低黏度溶劑混合使用，常見(jiàn)的組合有EC+DMC、EC+DEC、EC+DMC+DEC以及EC+DMC+EMC等。

鋰離子電池電解液技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

高能量密度與高倍率型電池電解液

隨著鋰離子電池的應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)展，以及動(dòng)力電池性能要求的持續(xù)提高，高能量密度和高倍率電池已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。隨著高鎳三元、磷酸錳鐵鋰、高電壓鎳錳酸鋰、高電壓富鋰錳以及純硅或硅碳復(fù)合負(fù)極材料的廣泛應(yīng)用，電解液的研發(fā)需緊密結(jié)合其他電池材料的特點(diǎn)，以適應(yīng)并提升電池的整體性能。

半固態(tài)與固態(tài)電解質(zhì)電池電解液

固態(tài)電池，因其不可燃、不腐蝕、不揮發(fā)和不漏液的特性，被視為具有高度安全性能的電池技術(shù)。其發(fā)展策略是逐步顛覆傳統(tǒng)的液態(tài)電池技術(shù)，從液態(tài)逐步過(guò)渡到半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)，直至全固態(tài)形態(tài)。這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中，液態(tài)電解質(zhì)的含量逐步減少，負(fù)極材料也逐步轉(zhuǎn)向金屬鋰，從而有望進(jìn)一步提高電池的能量密度，并擴(kuò)大其工作溫度范圍。

鈉離子電池電解液

鈉離子電池作為二次電池的一種，其工作原理與鋰離子電池相似，主要依靠鈉離子的移動(dòng)來(lái)運(yùn)作。它具備成本低和低溫放電性能好的優(yōu)勢(shì)，因此在儲(chǔ)能和兩輪車(chē)電池領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。然而，由于其理論比容量較低，以及鈉離子材料存在的一些技術(shù)挑戰(zhàn)(如除水難、殘堿高、電池產(chǎn)氣多、循環(huán)較差等)，我國(guó)的鈉離子電池技術(shù)仍有待進(jìn)一步的完善與提高。

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