鋰電池電解液

我們都知道鋰電池的主要組成部分包括四個(gè)方面：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分對(duì)提升鋰離子電池的循環(huán)性能、能量密度，從而進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程起著不可替代的作用。

鋰電池能量密度取決于電池的電壓和容量，要想提高電池能量密度除了提高正負(fù)極材料的容量外，另一個(gè)途徑便是提高電池的工作電壓，那么電池在高工作電壓下對(duì)電解液的高電壓性能也提出了新的技術(shù)要求。鋰電池電解液的組成部分一般包括電解質(zhì)鋰鹽、高純度有機(jī)溶劑和一些特定組分的添加劑。

電解液，大的分類有液態(tài)電解液，固態(tài)電解液和凝膠電解液。

液體電解液，又可以分成有機(jī)電解液和無機(jī)電解液。當(dāng)前應(yīng)用最廣的是液態(tài)有機(jī)電解液。電解液充溢在電池殼體內(nèi)部，電池的正負(fù)極和隔膜都浸泡其中。電解液一方面提供部分活性鋰離子，作為充放電過程中的導(dǎo)電離子使用。另一方面，電解液提供離子通道，或者叫載體，使得鋰離子可以在其中自有移動(dòng)。

鋰電池能用水做電解液嗎?

水對(duì)于各種類型的鹽類都有非常好的溶解性，溶解后的離子會(huì)與水分子形成溶劑化的外殼結(jié)構(gòu)，同時(shí)水溶液具有安全、無毒和高電導(dǎo)率的優(yōu)勢(shì)，是一種理想的鋰離子電解液。但是水的電化學(xué)窗口較窄(分解電位1.23V)，同時(shí)一些正負(fù)極材料與水溶液接觸時(shí)不太穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生副反應(yīng)。高濃度電解液是解決這一問題的有效方法。

水系鋰離子電池由于安全、環(huán)保、低成本等因素得到了廣泛的關(guān)注，但是水系鋰離子電池在發(fā)展中仍然面臨的許多挑戰(zhàn)，例如能量密度偏低，這主要是因?yàn)樗芤旱碾娀瘜W(xué)窗口比較窄，因此導(dǎo)致大多數(shù)正負(fù)極材料在這一電化學(xué)窗口范圍內(nèi)難以充分發(fā)揮出全部容量，部分正負(fù)極材料在水溶液環(huán)境中存在金屬元素溶解的問題，造成循環(huán)性能的下降，同時(shí)H+的嵌入問題也會(huì)影響水系鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，這都是在后續(xù)的水系鋰離子電池電解液開發(fā)中需要解決的問題。

總的來看雖然水系鋰電池目前在能量密度上還處于劣勢(shì)，但是由于其安全、環(huán)保和高電導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)仍然在一些領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力，后續(xù)通過高容量正負(fù)極材料和耐高壓水溶液電解液的開發(fā)，水系鋰離子電池有望成為攪動(dòng)新能源領(lǐng)域的一股新力量。