鋰離子電池功能電解液研究進展摘要：電解液從有機溶劑、電解質鋰鹽、添加劑三個方面,論述了鋰離子電池的電解液研究進展情況。其中有機溶劑仍以碳酸酯為主,研究的重點是尋找功能添加劑;在電解液組成方面，找到具有高的介電常數(shù)和能在石墨類電極表面形成有效SEI的有機溶劑，并且找到具有良好電導率、穩(wěn)定電化學性能的電解質。

關鍵詞：鋰離子電池；電解液；安全性能；添加劑

鋰離子電池電解液及功能添加劑的研究已經成為當今鋰離子電池研究的一個焦點。有機溶劑和電解質的性能直接影響著鋰離子電池的工作性能。而其中鋰離子電池的安全性能越來越受到重視，尋求改善鋰離子電池安全性能的添加劑，已成為我們研究的一個首要任務。目前，國內在這方面的研究還比較少，從長遠來看，我們還得繼續(xù)這一方面的研究。

1電解液的組成

正極材料、負極材料和電解液是組成鋰離子電池的三大要素。正負極材料作為鋰離子電池的核心，目前已經受到了相當大的重視。鋰離子電池的電解液是由有機溶劑、電解質鋰鹽和功能添加劑組成。電解液在電池中承擔著正負極之間傳輸電荷的作用，對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率及安全性能等起著至關重要的作用。有機溶劑、電解質鋰鹽和添加劑是鋰離子電池電解液研究的三個方面。

1.1有機溶劑

常見的有機溶劑主要由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯等組成。

碳酸丙烯酯在商業(yè)電池中使用較早，但其對石墨類碳的兼容性較差，難以在石墨類碳電極表面形成有效的SEI膜，易于溶劑化的Li+共嵌入石墨層間[1]，使石墨片層剝離。研究發(fā)現(xiàn)，在PC中加入少量鄰苯二酚碳酸酯，可抑制其在石墨負極的分解[2]；丙烯亞硫酸酯（PS）或乙烯亞硫酸酯（ES）[3]或氯代碳酸乙烯酯（Cl-EC）[4]，可抑制其插入石墨電極，并有利于生成SEI膜，提高電極的可逆循環(huán)性能。

碳酸乙烯酯具有較高的介電常數(shù)，在高度石墨化碳材料表面會形成致密的分解產物ROCO2Li。然而，碳酸乙烯酯的熔點（37℃）較高，其在低溫條件下不易溶解，需與其他溶劑配合使用，如在碳酸乙烯酯中加入摩爾比1:1的甲基乙烯酯（MA），可以提高低溫性能。

鏈狀碳酸酯具有低介電常數(shù)、低黏度等特點，一般不能單獨使用，作為共溶劑或與配合碳酸酯使用[5]。國內常用的電解液體系有EC+DEC、EC+DMC、EC+DMC+DEC、EC+DMC+EMC等。

1.2電解質

電解質作為鋰離子電池的基礎原料之一，直接影響著鋰離子電池的工作性能。電解質鋰鹽不僅是電解質中鋰離子的提供者，其陰離子也是決定電解質物理和化學性能的主要因素。目前報道的鋰鹽主要有高氯酸鋰（LiClO4）、六氟砷酸鋰（LiAsF6）、四氟硼酸鋰（LiBF4）、三氟甲基磺酸鋰（LiCF3SO3）和六氟磷酸鋰（LiPF6）。LiClO4廣泛應用于實驗電池中，

但由于LiClO4是一種強氧化劑，在受撞擊時容易發(fā)生爆炸，工業(yè)上為避免出現(xiàn)安全事故，所以已被排除。由于As具有毒性，且LiAsF6價格比較高，它的使用也受到了限制。LiBF4、LiCF3SO3在有機溶劑中的電導率偏低，不適合在鋰離子電池工業(yè)中大規(guī)模使用。含有LiPF6的有機電解液具有良好的電導率、穩(wěn)定的電化學性能，但是LiPF6不穩(wěn)定，易吸水，在溶液中分解會產生微量的LiF及PF5，對電池會產生不良影響。目前對鋰鹽的研究主要是對LiPF6進行改性，如K.Fusaji[2]通過一系列對比研究，得到了具有高度電化學穩(wěn)定性且在有機溶劑中有較好溶解度的LiPF6-n（CF3）n。M.Schmidt[3]研究的LiPF3（C2F5）3具有制備簡單，不易水解，閃點高等優(yōu)點。另一方面是尋找能替代LiPF6的性能更好的新型有機電解質鋰鹽，F(xiàn)usajikita[4]等報道LiN（C4F9SO2）（CF3SO2）和LiN（CHOSO2）（CF3）2具有高的電化學穩(wěn)定性和電導率。Wang[5]等研究的LiN（SO2CF2CF3）2電解液體系在高壓下有良好的的氧化穩(wěn)定性和合適的沸點，并且具有較好的熱穩(wěn)定性以及非常好的鋰循環(huán)效率。

2電解液添加劑

有機電解液中添加少量的某些物質，能顯著改善電池的某些性能，這些少量物質稱為功能添加劑。加入少量添加劑是改善電池安全性的一個重要方法。目前，鋰離子電池電解液功能添加劑的研究主要集中在以下六個方面：改善電極SEI膜性能、提高電解液低溫性能、提高電解液電導率、改善電解質熱穩(wěn)定性、改善電池安全性能和電解液的循環(huán)穩(wěn)定性。

3結論

鋰離子電池的電解液中有機溶劑和鋰鹽研究的發(fā)展相互促進,相互制約。為了滿足要求,特別在能量方面及高低溫使用安全性方面,我們可以通過選擇物性適當?shù)挠袡C溶劑或調整溶劑-溶質的相容性,優(yōu)化電解液的組成來實現(xiàn)。在電解液中加入一定量的添加劑，就能顯著改善鋰離子電池的安全性能和使用性能。此外,可以通過研究電解液和電極的相容性及尋找與開發(fā)各類功能添加劑來不斷完善鋰離子電池的性能。

參考文獻：

[1]廖紅英,程寶英,郝志強.鋰離子電池電解液[J].產業(yè)論壇,2003,9(118):34-37.

[2]莊全超,武山.鋰離子電池有機電解液熱穩(wěn)定性研究[J].電池工業(yè),2004,9(6):315-319.

[3]許夢清,左曉希,李偉善,等.鋰離子電池電解液功能添加劑的研