電解液添加劑竟有魔力決定電池的性格?
發布時間:2019-08-16 16:31:00
關鍵詞:動力電池 鋰電池

電解液添加劑竟有魔力決定電池的性格?


了解電解液添加劑之前,需要知道電解液是啥?


新能源汽車動力電池中的電芯主要由正極材料、負極材料、電解液和隔膜組成,電解液被稱為鋰離子電池的“血液”,其主要在電池正負極之間起到傳導電子的作用。電極材料決定了電池的能量密度,而電解液大多與電池循環壽命、高低溫性能、安全性等有關。


電解液通常由鋰鹽、溶劑、添加劑等原料按照一定比例配制而成。


電解液的成本中添加劑雖然只占10%-30%,用量也相對較小,但其主要作用為提高電解液導電率和安全性,行業壁壘相對較高。


■添加劑會影響哪些電解液性能?


電解液的添加劑可以用“用量小效果明顯”來形同,添加劑能顯著改善電池某些性能。例如提高導電率、過充安全性、阻燃性能、穩定性等等,對電池的用途、性能要求不同,選擇添加劑的側重點也就隨之改變。


目前動力電池常見的添加劑主要分類包括,成膜添加劑、導電添加劑、阻燃添加劑、過充保護添加劑、改善低溫性能的添加劑等。


電解液添加劑竟有魔力決定電池的性格?


■添加劑具體功效如下:


阻燃添加劑:降低電池放熱值和電池自燃率,原理是在電解液中添加一些高沸點、高閃點和不易燃的溶劑。


低溫添加劑:提升電池低溫性能,主要是提升電解質導電率及形成穩定且導電性優異的SEI膜。


過充保護添加劑:保護電池防過充,原理是添加氧化還原電對,正常充電時不參與反應,過充時添加劑在正極被氧化,氧化產物擴散到負極被還原,整個過程循環進行,添加劑的使用不會對電池造成根本性的破壞。


成膜添加劑:提高電池的循環效率和可逆容量。


導電添加劑:提高導電鋰鹽的溶解和電離,防止溶劑共插對電極的破壞。


電解液添加劑竟有魔力決定電池的性格?


■添加劑未來發展方向


動力電池目前正在向高能量密度趨勢發展,對電解液和添加劑也提出了新的要求,未來高能量密度電池的發展必然是高電壓正極、硅碳負極,因此需要開發匹配高電壓正極電解液,同時兼顧高容量碳硅負極,避免硅負極在循環過程中體積膨脹帶來SEI膜過量消耗等問題。


就趨勢而言,正極材料需要功能性添加劑來穩定正極材料和電解液的界面,避免電解液分解,在正極材料表面形成正極電解質膜,抑制電解液進一步氧化,進而改善循環穩定性。負極材料添加劑的方向是促進不同電位下優先電解液溶劑發生還原反應,產生的分解產物在電極表面形成SEI膜。


電解液添加劑竟有魔力決定電池的性格?


添加劑是電解液的核心,也是提升其性能的關鍵所在,但其不是萬能神藥,除去添加劑外,未來電解液配方也需引入新型鋰鹽,離子液體等物質協同提高電池安全、比能量和循環壽命,此外與多種工藝技術的結合發展也是電解液發展的重要方向。


電池熱失控屬于典型的木桶理論,涉及正負極材料、電解液、BMS電池管理系統、生產加工制造、車身防護等諸多環節的協同發展,每個環節都不能出現明顯短板,才能提升電池的整體安全性。


稿件來源: 網易汽車
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