电解液的添加剂可以用用量小效果明显来形同,添加剂能显著改善电池某些性能。例如提高导电率、过充安全性、阻燃性能、稳定性等等,对电池的用途、性能要求不同,选择添加剂的侧重点也就随之改变。
目前动力锂电池常见的添加剂重要分类包括,成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、改善低温性能的添加剂等。
■添加剂具体功效如下:
阻燃添加剂:降低电池放热值和电池自燃率,原理是在电解液中添加一些高沸点、高闪点和不易燃的溶剂。
低温添加剂:提升电池低温性能,重要是提升电解质导电率及形成稳定且导电性优异的SEI膜。
过充保护添加剂:保护电池防过充,原理是添加氧化还原电对,正常充电时不参与反应,过充时添加剂在正极被氧化,氧化产物扩散到负极被还原,整个过程循环进行,添加剂的使用不会对电池造成根本性的破坏。
成膜添加剂:提高电池的循环效率和可逆容量。
导电添加剂:提高导电锂盐的溶解和电离,防止溶剂共插对电极的破坏。
■添加剂未来发展方向
锂离子电池重要使用的电解质有高氯酸锂、六氟磷酸锂等。但用高氯酸锂制成的电池低温效果不好,有爆炸的危险,日本和美国已禁止使用。而用含氟锂盐制成的电池性能好,无爆炸危险,适用性强,特别是用六氟磷酸锂制成的电池,除上述优点外,将来废弃电池的处理工作相对简单,对生态环境友好,因此该类电解质的市场前景十分广泛。
动力锂电池目前正在向高能量密度趋势发展,对电解液和添加剂也提出了新的要求,未来高能量密度电池的发展必然是高电压正极、硅碳负极,因此要开发匹配高电压正极电解液,同时兼顾高容量碳硅负极,防止硅负极在循环过程中体积膨胀带来SEI膜过量消耗等问题。
就趋势而言,正极材料要功能性添加剂来稳定正极材料和电解液的界面,防止电解液分解,在正极材料表面形成正极电解质膜,抑制电解液进一步氧化,进而改善循环稳定性。