鋰離子電池電解液技術發展趨勢及新型工藝介紹

• 馮少杰 2024年1月25日 來源：中研網 619 35
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隨著鋰離子電池在各領域的廣泛應用，電解液作為電池中的關鍵組成部分，其重要性不容忽視。電解液是電池中離子傳輸的媒介，主要由鋰鹽和有機溶劑組成，其作用是在正、負極之間傳導離子，確保鋰離子電池能夠發揮高電壓、高比能等優勢。

據中研普華研究院《2023-2028年電解液市場發展現狀調查及供需格局分析預測報告》顯示，2022年，全球鋰離子電池電解液的出貨量突破了百萬噸大關，達到104.3萬噸，同比增長70.4%。在這一增長趨勢中，中國電解液的出貨量表現尤為亮眼，同比增長75.7%，達到89.1萬噸，占全球電解液市場的份額也增長至85.4%。這一顯著的增長得益于中國電解液企業大規模的擴產。展望未來，隨著中國電解液企業產能的進一步擴大，其在全球電解液市場的占比將有望進一步提升。

鋰離子電池電解液新興工藝

電解液是電池中關鍵的傳輸介質，由溶劑、溶質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。這些原料在質量上各自占據一定的比例，其中溶劑占比最大，達到80%~85%;其次是溶質，占比10%~12%;添加劑占比最小，為3%~5%。從成本角度來看，溶劑的成本占比為25%~30%，而溶質的成本占比最高，達到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固定，其中溶劑的占比最高，對電解液的性能起到至關重要的作用。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。在目前的應用中，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。為了達到最佳效果，實際應用中常常將高介電常數溶劑與低黏度溶劑混合使用，常見的組合有EC+DMC、EC+DEC、EC+DMC+DEC以及EC+DMC+EMC等。

鋰離子電池電解液技術發展趨勢

高能量密度與高倍率型電池電解液

隨著鋰離子電池的應用場景不斷擴展，以及動力電池性能要求的持續提高，高能量密度和高倍率電池已成為當前的研究熱點。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合負極材料的廣泛應用，電解液的研發需緊密結合其他電池材料的特點，以適應并提升電池的整體性能。

半固態與固態電解質電池電解液

固態電池，因其不可燃、不腐蝕、不揮發和不漏液的特性，被視為具有高度安全性能的電池技術。其發展策略是逐步顛覆傳統的液態電池技術，從液態逐步過渡到半固態、準固態，直至全固態形態。這一轉變過程中，液態電解質的含量逐步減少，負極材料也逐步轉向金屬鋰，從而有望進一步提高電池的能量密度，并擴大其工作溫度范圍。

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來運作。它具備成本低和低溫放電性能好的優勢，因此在儲能和兩輪車電池領域具有較大的應用潛力。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挑戰(如除水難、殘堿高、電池產氣多、循環較差等)，我國的鈉離子電池技術仍有待進一步的完善與提高。

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