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【研报】电气设备行业深度报告：电解液格局持续优化原材料才是核心战场-210511（36页）.pdf

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1、(1)成膜添加剂。在对锂离子电池首次充放电过程中，电解液会在电极表面发生电化学反应，反应产物进而沉积在电极表面形成一层钝化膜，其允许锂离子自由地脱嵌，同时也是电子绝缘体，阻止电子穿过，简称 SEI 膜。SEI 膜可以阻止溶剂分子通过，从而避免因溶剂分子的嵌入对正负极材料造成巨大的破坏，因此能够显著提高电池的循环性能和寿命。成膜添加剂的工作机制可分为成膜机制和饰膜机制。对正极成膜添加剂而言，成膜机制指的是添加剂的氧化电位低于电解液溶剂的氧化电位，可在正极表面先于电解液溶剂分解，且分解产物参与了 SEI 膜的形成，使正极表面膜富含聚合物，降低电解液氧化的速率; 饰膜机制是添加剂本身不参与成膜，但具

2、备除水、降酸或络合等作用，作用产物可改善或覆盖电极表面活性点，抑制电极与电解液发生副反应，从而保证电极表面良好 SEI 膜的稳定形成。对负极成膜添加剂而言，成膜机制是指添加剂具有较高的还原电位，与电子的亲和性比电解液溶剂分子大，可优先于电解液发生还原分解，且产生的分解产物在电极表面组成SEI 膜，从而阻止后续电解液还原反应对电极的破坏。为了形成质量更好的 SEI 膜我们通常会在电解液中添加适量的成膜添加剂，例如VC(碳酸亚乙烯酯)就是最为常见的 SEI 膜成膜添加剂。VC 是最早采用的一种电解液添加剂，VC 可以在石墨表面发生聚合，生成聚烷基碳酸锂膜，从而抑制溶剂和盐阴离子的还原。氟代碳酸乙烯

3、酯(FEC)也是比较成熟的成膜添加剂。FEC 和 VC 还原生成的SEI 膜所含物质的种类没有太大区别，均含有LiF、聚VC、CO2 和Li2CO3 等物质，但使用FEC 生成的SEI 膜的LiF 含量显著高于使用VC 生成的SEI 膜。(2)高电压添加剂。将电池设计成更高的电压是提升电池能量密度的一条重要途径，因此高电压正极材料体系也是近年来研究的热点之一。电解液中的有机碳酸酯(如链状碳酸酯DEC，DMC，EMC 以及环状碳酸酯 PC，EC 等)在高电压下会发生分解，从而要求新电解液材料。在常规电解液中添加高电压添加剂，也可以使得电解液在高压条件下不易分解。高电压添加剂主要包括:电聚合添加剂

4、，膦基添加剂，硼基添加剂等。(3)低温添加剂。低温下电解液粘度增加导致的电导率降低;低温下 SEI 膜电荷迁移阻抗增加导致极化增大;低温析锂。常用的低温改善添加剂有以下几种:有机亚硫酸酯类、砜类、碳酸亚乙烯酯(VC)与氟代碳酸乙烯酯(FEC)。其中，VC 和 FEC 也是近年应用较多的低温添加剂。可以更好地形成致密稳定且阻抗低的 SEI 膜，降低低温脱锂电位，减少电池常温及低温下的阻抗，提高电池低温倍率性能;FEC 和 VC，除了对低温性能有改善，对常温循环也有很明显的改善效果。(4)阻燃添加剂。阻燃添加剂主要是磷酸酯类和氟代有机溶剂等物质。在电池发生短路或撞击的情况下，电解液溶剂易发生链式反应而引起燃烧，造成安全隐患，因此对阻燃添加剂的研究是非常有必要的。磷酸酯类物质在受热的情况下分解生成含磷的自由基，能够清除引起燃烧反应的氢自由基(H)，从而阻止这些自由基的链式反应，达到阻燃的目的。有机溶剂氟化后，闪点升高，降低了溶剂分子的含氢量，从而降低了溶剂的可燃性。