鋰離子電池高電壓正極材料是近年來研究的熱點(diǎn)，而與之相適應(yīng)的高壓電解液也成為了研究重點(diǎn)。設(shè)計(jì)并制備具有更好的性能，更高的能量和電壓的新型鋰離子電池，是電源領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。近幾年，以LiNi0.5Mn1.5O4和LiCoPO4為代表的高電壓正極材料發(fā)展迅速，而與之匹配的電解液則相對落后。因此，研發(fā)5V電解液體系是迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

傳統(tǒng)電解液

1、碳酸酯類溶劑

傳統(tǒng)碳酸酯溶劑因?yàn)殡妼?dǎo)率高、鋰鹽溶解度良好以及能在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）而一直被視作一般用途電解液溶劑的不二選擇。但是，傳統(tǒng)碳酸酯在高電壓電池體系中適用性并不好，這是由于傳統(tǒng)碳酸酯溶劑的氧化電位較低，極易在高電位下提前發(fā)生氧化分解。另外，鋰離子電池電解液中水分的含量一直被認(rèn)為是決定電池質(zhì)量的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，高電壓電解液對于水分的要求則更高，如果電解液中水含量略高，將會大大降低電解液的耐氧化性能。

2、離子液體

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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離子液體是完全由陽離子和陰離子構(gòu)成，在室溫附近呈液態(tài)，并且能夠?qū)щ姷柠}。離子液態(tài)具有低揮發(fā)性、低可燃性、高離子導(dǎo)電性和較寬的電化學(xué)窗口等許多獨(dú)特的優(yōu)勢。由于這些特點(diǎn)，近年來離子液體得到廣泛的研究并且用作提高鋰離子電池在高容量、高電壓下的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性能的新型電解液。研究表明，吡咯和哌啶二（三氟甲基磺酰）亞胺鹽的離子液體較常規(guī)的LiPF6基電解液體系更加適合用作5V高電壓電解液材料。

但是離子液體有著非常明顯的缺點(diǎn)：

（1）制備成本高，無法在工業(yè)上大規(guī)模使用；

（2）雖然離子液態(tài)有較高的離子導(dǎo)電性，但是相對于液體電解液而言，其電導(dǎo)率仍然偏低；

（3）離子液態(tài)普遍黏度大，不利于鋰電池的大倍率充放電。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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新型液體電解液

開發(fā)新型電解液體系是研究鋰離子高電壓電解液中關(guān)注最多的方向，主要包括：氟代溶劑、腈類化合物、砜類化合物和其他新型溶劑化合物。

1、氟代溶劑

由于氟原子有強(qiáng)電負(fù)性和弱極性，使氟代溶劑具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性。研究人員研究了一系列氟代的有機(jī)碳酸酯溶劑，發(fā)現(xiàn)在碳酸酯溶劑中引入氟元素取代后，該含氟碳酸酯的抗氧化性能會得到明顯提高。氟代碳酸乙烯酯、甲基－2,2,2－三氟乙基碳酸酯和乙基－2,2,2－三氟乙基碳酸酯的氧化電位遠(yuǎn)高于未氟代的碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸乙基酯（DEC）。但是隨著被氟原子取代的氫原子增多，溶劑對于LiPF6的溶解度就會大大縮減。

2、腈類溶劑

研究人員等在研究雙電層電容器的過程中首次發(fā)現(xiàn)戊二腈和己二腈具有高達(dá)8.3V的抗氧化電位，其電化學(xué)窗口比所有的非質(zhì)子溶劑的都要寬。但是，腈類溶劑與石墨負(fù)極的相容性較差，隨著循環(huán)的增長，電池內(nèi)阻也不斷增大，大大降低了電池的循環(huán)性能。利用EC和雙草酸二氟硼酸鋰（LiBOB）能在石墨負(fù)極表面形成穩(wěn)定SEI膜的特性，將EC和LiBOB作為添加劑加入電解液，可以有效改善腈類溶劑與石墨負(fù)極的相容性較差這一問題。

3、砜類溶劑

砜類溶劑是當(dāng)下研究人員重點(diǎn)研究的一種替代傳統(tǒng)碳酸酯的溶劑。砜類溶劑做為電解液在不同領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用，如鋰離子電池、鋰硫電池和鋰空氣電池。甲乙砜（EMS）和甲氧基乙基甲基砜的耐氧化電位超過了5.8V，并且與Mn系正極都有良好的相容性，但是它們與石墨負(fù)極的相容性很差，因此不能用在以石墨為負(fù)極的電池中。

4、其他高電壓體系

LiBOB和草酸二氟硼酸鋰（LiODFB）都能在純碳酸丙烯酯（PC）溶劑體系中在石墨附近表面形成一層穩(wěn)定的SEI膜的電解質(zhì)鋰鹽，它們和VC一樣都是常見的負(fù)極表面成膜添加劑。研究發(fā)現(xiàn)，相比于TMS和LiPF6，TMS與LiBOB、LiODFB的相容性非常好。TMS和LiBOB、LiODFB組成的電解液不但能形成穩(wěn)定的SEI膜，而且還能有效降低電池內(nèi)阻。近年來，LiBOB在正極表面能形成保護(hù)高電壓正極材料的這一特性也引起了人們越來越廣泛地關(guān)注，如在匹配于傳統(tǒng)高電壓正極材料的電解液中加入LiBOB能增強(qiáng)電池的循環(huán)性能。通過研究LiBOB在正極表面生成的SEI膜的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)加入LiBOB后能有效地保護(hù)電解液的氧化分解。同時(shí)通過理論計(jì)算，研究了LiBOB在電極表面的氧化分解機(jī)理：LiBOB開環(huán)發(fā)生兩兩聚合形成一層保護(hù)膜，在外側(cè)因?yàn)殚_環(huán)而裸露出來的B原子能吸引PF－６和F－與之結(jié)合，從而達(dá)到防止電解液分解的目的。

總的來說，鋰離子電池高電壓電解液得到了許多研究者的關(guān)注，成為了鋰離子電池電解液最主要的研究方向，不同高電壓電解液體系都各自有優(yōu)缺點(diǎn)。因?yàn)樾滦腿軇w系的開發(fā)和使用成本較高，目前尚無新型溶劑能完全替代碳酸酯基溶劑；如果能大幅降低生產(chǎn)和使用成本，提高與負(fù)極材料的相容性，新型溶劑體系電解液就有希望能夠完全替代碳酸酯基溶劑。所以，需要做更加細(xì)致的研究，隨著研究的不斷深入，新型溶劑體系電解液一定會有更廣泛的應(yīng)用前景。