锂电池电解液相关材料及新配方、新工艺
1、 电解液的组成
电解液的基本功能：
在正极和负极之间传递锂离子，但是对电子绝缘，保证电池的充放电能够顺利进行。
理想的电解液要求：
1）对锂离子来说是优良的导体，对电子来说是绝缘体；
2）在电极表面除了发生锂离子的迁移之外，不发生其他副反应；
3）不与其他电池组件发生反应；
4）化学稳定性好；安全、环保；
电解液的组成：
锂离子电池电解液的组成主要包括有机溶剂、锂盐、添加剂。
2、 有机溶剂
理想溶剂的特点：
介电常数高且黏度低；
对锂盐有足够高的溶解度，保证高的电导率；
沸点高且熔点低；
化学稳定性好；电化学稳定性好；
安全性和环境相容性；成本低；
电解液中用的有机溶剂主要有以下几类：碳酸酯类、酸酸酯类、醚类有机溶剂、含硫有机溶剂。
2.1 常用碳酸酯类溶剂，如下表：
碳酸酯类溶剂按结构可分为环状碳酸酯类和链状碳酸酯类。环状碳酸酯类的溶剂具有极高的介电常数，但是黏度也较大；链状碳酸酯的介电常数低，但是黏度也低。
碳酸酯类溶剂的特点：碳酸酯类溶剂具有极高的介电常数；电化学稳定性好，氧化电位高；与石墨负电极相容性好，尤其是EC能够在石墨电极表面形成良好的SEI膜；环状碳酸酯和链状碳酸酯混合使用能满足锂电池工作温度、电导率等多方面的要求；绿色环保、低成本；
2.2 新型溶剂——羧酸酯：
2.3 新型溶剂——亚硫酸酯：
3、锂盐
理想的锂盐：易溶于有机溶剂且溶液的电导率高；阴离子具有较高的氧化和还原稳定性；化学稳定性好；电化学稳定性好；安全性好、环境友好；成本低；
锂盐根据阴离子的不同，可分为无机锂盐和有机锂盐；
3.1 常见的无机锂盐，如下表
3.2 常见的有机锂盐，如下表
3.3 锂盐的优缺点
LiPF6的优点：电导率高；电化学稳定性好；有效钝化铝箔；与石墨负极相容性好；成本较低。
由于PF6-的缔合能力较弱，形成的LiPF6电解液的电导率较高，高于其他无机锂盐。此外它的电化学稳定性强，阴极的稳定电压有5.1V，远高于锂离子电池要求的4.2V，且不腐蚀铝集流体，综合性能优于其他锂盐。
其他锂盐的缺点：
4、添加剂
添加剂的功能：在高纯度溶剂和溶质组成的电解液中，添加少量的具有特定功能的添加剂，从而显著提高电解液在某方面的性能。
添加剂的基本要求：溶于有机电解液；用量小、效果显著；对电池性能没有没有明显的副作用，不与电池的其它部件发生副反应；价格相对较低；没有毒性或毒性较小。
添加剂按功能分类：SEI成膜添加剂；防过充添加剂；阻燃添加剂；电解液稳定剂；其他添加剂。
功能：能够优先于溶剂分子在负极表面被还原成SEI膜，阻止溶剂分子进一步分解。常见的负极成膜添加剂：
其中，VC是最具代表性的负极成膜添加剂。
4.2 防过充添加剂
功能：在电池过充电时通过一定的方式阻断电流，从而提高电池的安全性。
（1）电聚合添加剂，过充电时，添加剂在正极表面氧化聚合，或者产生大量气体，使得CID动作，切断电流，或者氧化产物覆盖在正极表面，导致电阻增加，电流下降，从而实现安全保护。
（2）氧化还原穿梭添加剂在电解液中添加合适的氧化还原对，当充电电压超过电池的正常充放电电压时，添加剂在正极上氧化，氧化产物扩散到负极被还原，还原产物再扩散到正极被氧化，整个过程循环进行，直到电池的过充电结束。
4.3 阻燃添加剂
锂离子电池由于采用可燃有机溶剂，电池在滥用的情况下有可能会爆炸燃烧。在电解液中加入阻燃添加剂可使易燃有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，降低电池放热值和电池自热率，增加电解液自身的稳定性。目前用作电解液中的阻燃添加剂大多为有机磷化合物、有机卤化物、磷-卤或磷-氮复合有机化合物。
4.4 电解液稳定剂
LiPF6的热稳定性差，分解产生的PF5是个很强的路易斯酸，能与溶剂分子中的氧原子的孤对电子作用，从而使溶剂分子发生分解反应，甚至破坏SEI膜。电解液稳定剂一般是路易斯碱，能与PF5形成络合物，从而提高电解液的稳定性。
4.5 其他添加剂
其他添加剂还有除水或HF添加剂、润湿促进剂、导电添加剂、改善低温性能的添加剂等。
5、新型电解液配方
动力电池电解液的新配方、新工艺及制作新流程是一个不断发展的领域，涉及多个方面的技术创新。以下是根据当前信息整理的相关内容：
5.1 成分选择：
有机溶剂：常用的有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)等。这些溶剂具有优良的成膜性、导电性和化学稳定性。
电解质：电解质是电解液的关键成分，目前主流的是六氟磷酸锂(LiPF6)，但也在探索其他如四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)等电解质，以寻求更好的导电性、热稳定性和抗水性。
添加剂：为了提高电解液的性能，会添加一些功能性添加剂，如成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂等。
5.2 新型配方：
高电压电解液：针对高电压动力电池，开发具有更高电化学窗口的电解液，以满足电池在高电压下的稳定运行。
低温电解液：通过优化溶剂和电解质的选择，以及添加特殊添加剂，提高电解液在低温下的导电性和电池性能。
阻燃电解液：添加阻燃剂以提高电解液的安全性，防止电池在热失控或短路时引发火灾。
5.3 新工艺
溶剂纯化：采用先进的溶剂纯化技术，如分子筛吸附、精馏等，提高溶剂的纯度，减少杂质对电解液性能的影响。
电解质合成：优化电解质的合成工艺，提高产率和纯度，同时降低成本。
混合工艺：采用精密的混合设备和技术，确保电解液中各组分均匀混合，提高电解液的均一性和稳定性。
5.4 制作新流程
以锂离子电池电解液为例，其制作流程大致如下：
原料准备：根据配方要求，准备所需的有机溶剂、电解质和添加剂等原料。
溶剂纯化：对有机溶剂进行纯化处理，去除其中的杂质和水分。
电解质合成：按照既定工艺合成所需的电解质。
混合配制：将纯化后的溶剂、电解质和添加剂按一定比例混合均匀，形成电解液。
性能测试：对配制的电解液进行性能测试，包括电导率、粘度、电化学窗口等指标。
