锂离子电池电解液添加剂的分类

锂离子电池电解液添加剂分类

1.成膜添加剂

优良的SEI膜具有有机溶剂不容性，允许锂离子自由的进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。其重要分为无机成膜添加剂和有机成膜添加剂等，借助卤素原子的吸电子效应提高中心原子的得电力能力，使添加剂在较高的电位条件下还原并有效钝化电极表面，形成稳定的SEI膜。

2.导电添加剂

对提高锂离子电池电解液导电能力的添加剂的研究重要着眼于提高导电锂盐的溶解和电离以及防止溶剂共插对电极的破坏。其按用途类型可分为与阳离子用途型、与阴离子用途型及与电解质离子用途型。

3.阻燃添加剂

作为商业化应用，锂离子电池的安全问题依然是制约其应用发展的重要因素。锂离子电池自身存在着许多安全隐患，如充电电压高，而且电解质多为有机易燃物，若使用不当，电池会发生危险甚至爆炸。因此，改善电解液的稳定性是改善锂离子电池安全性的一个重要方法。在电池中添加一些高沸点、高闪点和不易燃的溶剂可改善电池的安全性。

4.过充保护添加剂

关于采用氧化还原对进行内部保护的方法人们进行了广泛的研究，这种方法的原理是通过在电解液中添加合适的氧化还原对，在正常充电时这个氧化还原对不参加任何化学或电化学反应，而当电池充满电或略高于该值时，添加剂开始在正极上氧化，然后扩散到负极发生还原反应，如下式所示。

最佳的过充电保护添加剂应该具有4.2~4.3V的截止电压，从而满足锂离子电池大于4V电压的要求，总的来说，这一部分的研究工作还有待进一步研究。

5.改善低温性能的添加剂

低温性能为拓宽锂离子电池使用范围的重要因素之一，也是目前航天技术中必须具备的。N，N一二甲基三氟乙酰胺的黏度低、沸点和闪点高，在石墨表面有较好的成膜能力，对正极也有较好的氧化稳定性，组装的电池在低温下具有优良的循环性能。有机硼化物、含氟碳酸酯也有利于锂离子电池低温性能的提高。

6.多功能型添加剂

多功能添加剂是锂离子电池的理想添加剂，它们可以从多方面改善电解液的性能，对提高锂离子电池的整体电化学性能具有突出用途。正在成为未来添加剂研究和开发的主攻方向。

含硼添加剂

含硼化合物经常作为添加剂应用到不同正极材料的锂离子电池中，在电池循环过程中，很多含硼化合物会在正极表面形成保护膜，来稳定电极/电解液之间的界面，从而提高锂离子电池性能。

有机磷添加剂

除了亚磷酸酯类添加剂，目前所用的有机磷类添加剂还包括磷酸酯类化合物。XIA等将三烯丙基磷酸酯(TAP)添加剂应用到Li[Ni0.42Mn0.42Co0.16]O2(NMC442)石墨全电池中，发现当有TAP存在时会显著提高库仑效率，长时间循环后，仍然具有很高的容量保持。

碳酸酯类添加剂

含氟皖基(PFA)化合物具有很高的电化学稳定性，同时具备疏水性与疏油性的特性，当PFA添加到有机溶剂中，疏溶剂的PFA会凝聚到一起形成胶团。锂离子电池在长时间循环过程中性能明显提高，这重要是因为添加剂在循环过程中形成了双层的钝化膜，同时减少电极表面的降解与电解液的氧化分解。

解液由电解质锂盐、高纯度的有机溶剂和必要的添加剂等原料组成，对电池的比容量、工作温度范围、循环效率和安全性能等至关重要。