锂电材料行业报告：电解液（27页）

锂电池是伟大的发明，化学类储能中的佼佼者。锂电池是一种电化学的储能装 置，其应用历史源远流长，早期锂电池使用金属锂作为负极，但由于充电过程 易形成枝晶，安全性难以保障，因此初期的锂电池以一次电池为主。在 1990 年，索尼成功将石墨作为负极应用之后，可多次充放电的锂离子电池正式商用 化。在化学类储能电池中，锂电池拥有最优秀的综合性能，包括能量密度、功 率密度、循环寿命及安全性等。现阶段的锂电池已经成熟供应电子产品、电动 工具、交通工具、储能等领域。 锂电池四大主材之一，电解液用离子连通正负极。锂离子电池工作原理是将电 能转化为化学能储备在电极中，在需要的时候可以重新以电能释放。核心材料 主要有正极、负极、电解液和隔膜，其中电解液对综合性能的影响最大。电解 液作为锂离子的载体，在充放电的过程中，完成锂离子的传输，因此需要具备 极大的离子导电率及极小的电子导电率。

电解液是溶质、溶剂和添加剂的混合液体。电解液的作用是在充放电过程中承 载锂离子，因此需要有锂离子载体、分散介质、性能优化剂，分别为溶质、溶 剂、添加剂。六氟磷酸锂脱颖而出，综合性能最佳。溶质是锂离子的载体，需要尽量满足 五大标准：1、在溶剂中能够完全溶解并电离；2、电离后阳离子为锂离子， 阴离子必须呈现电学稳定；3、阴离子需要在体系中化学稳定；4、阴阳离子 与其他组件不产生反应；5、阴离子无毒，对环境友好。由于锂离子半径极小， 所形成的化合物 LiX 拥有较高介电常数，难以溶解在非水的有机溶剂里，因 此选择范围相对较小，只有 LiMXn(M 代表 B/As/P/Sb, n 只能为 4 或者 6)的 复合化合物才能满足需求。

历史上，筛选的溶质有几种，但是因为各类原因 大部分已经淘汰：LiClO4 化学活性太高，易于溶剂发生反应；LiAsF6 由于金 属的特殊性与毒性，未进行商业化使用；LiBF4由于其较低的离子导电率，在后 期受到弃用；LiTf 与 Lilm 类物质由于化学稳定性和导电率原因并未真正应用。LiPF6 是早在 1960 年提出的物质，其单一性能并非最优，然而综合五项要求，六氟磷酸 锂成为最终商业化并且大规模使用的溶质，同时在未来有限的时间内，依旧没有看 到有足够竞争力的替代物质，因为锂离子的极化特性，可替代的物质本就是寥寥无 几的。