作为锂离子电池的“血液”，电解液是锂离子电池四大关键材料之一，一般由溶质（提供锂离子）、溶剂（提供锂离子传输介质）和添加剂（改善性能）三部分组成，决定着电池的比容量、循环效率、安全等性能，是锂离子电池获得高性能的重要保证。
近日，在第四届新能源汽车及动力电池(CIBF2023深圳)国际交流会上，张家港市国泰华荣化工新材料有限公司副总经理甘朝伦，作题为《高性能锂离子电池电解液设计与开发》的主题演讲，并介绍了国泰华荣在高性能电解液领域的开发经验。
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资料显示，国泰华荣是国内首家将锂离子电池电解液商品化的企业，打破了三菱化学等日本电解液公司的市场垄断，并将电解液价格大幅降低，交付周期大幅缩短。
受高安全、长续航等需求的带动，高性能锂离子电池在材料领域的创新探索速度不断加快。作为全球头部电解液企业，国泰华荣在电解液领域的布局全面且领先。
演讲中，甘朝伦分别从磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、高电压/高镍三元、钠离子、半固态电池体系，分析介绍了多种电池体系对电解液的要求，并分享了国泰华荣的研究成果。
甘朝伦表示，在磷酸铁锂电池电解液方面，国泰华荣聚焦快充、长寿命以及提升电解液浸润性的浸润剂开发。
“添加剂方面应用最多的是LiFSI，我们把加入不同浓度LiFSI的电解液放入到电池中测试，在高温45℃的循环测试中发现，随着LiFSI含量的增加，磷酸铁锂动力电池的高温循环性能变好，但是完全取代六氟磷酸锂以后，它的高温循环性能又有一定的劣化，我们判断可能跟它对铝的腐蚀有关。”甘朝伦对LiFSI的研发这样总结道。
同时，国泰华荣的团队还对另一个添加剂LiTDI进行了大量研发测试工作，发现这个材料在正负极表面有一定的成膜作用，再将LiTDI跟其他锂盐添加剂，如四氟锰酸锂等做对比，发现LiTDI的常温循环性能是最好的。
值得注意的是，据甘朝伦介绍，为了提高电池快充性能，国泰华荣测试发现，随着EC含量的增加，电解液的电导率是增加的，但是快充性能会变差，跟电导率的增加是相矛盾的。“因此我们认为快充快放性能的提升并不是由电解液本体的电导率解决的，可能跟SEM的界面有关联。”
此外，对高压实磷酸铁锂电池体系，国泰华荣在开发相应的浸润剂；还测试了一系列含硫添加剂对磷酸铁锂电池寿命的影响。
在磷酸铁锰锂电池电解液方面，国泰华荣主要聚焦能够抑制过渡金属离子溶出的添加剂的开发。
对于续航里程超过500公里的电池需求，需要开发更高能量密度的电池体系，目前国泰华荣主要布局高电压三元电池体系和高镍三元电池体系，开发相应的高电压的电解液以及能够在高镍正极表面成膜的正极成膜添加剂。
对于新电池体系，国泰华荣还针对钠离子电池、固态/半固态电池设立了研发项目进行研究。
半固态电池作为向高比能全固态电池的过渡，近两年受到业界广泛关注。“在半固态电解质方面，我们对聚合物、无机物、硫化物进行研究。部分测试结果显示，使用半固态电解质后，电池的最高温升有一定的降低。”
在钠离子电池方面，国泰华荣采用碳酸酯、醚等溶剂进行了钠离子的相关研发，并开发出一系列产品，目前实验室结果做到循环超1000次。还对比了NaPF6 和NaFSI，发现NaFSI的快充性能明显优于NaPF6。
据介绍，目前，国泰华荣在国内的基地分别位于张家港、宁德、自贡、衢州，并在韩国和波兰设有研发基地或生产基地。
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关键词:【储能】【电解液】