生活中電池?zé)o處不在，特別是鋰離子電池應(yīng)用十分廣泛，正急速滲透汽車(chē)、儲(chǔ)能、特種航天及特種等領(lǐng)域。因此，各國(guó)將提升動(dòng)力鋰電池的性能列為研究熱點(diǎn)之一。

據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)研究人員在最新一期英國(guó)《自然納米技術(shù)》上發(fā)表論文稱(chēng)，使用高度氟化的電解液可大幅提高電池儲(chǔ)電能力和耐用性，未來(lái)或可推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由此看來(lái)，電解液在電池研發(fā)過(guò)程中起著相當(dāng)重要的用途，那么，當(dāng)今研制電解液的挑戰(zhàn)在哪里，有何路徑，科學(xué)家近些年創(chuàng)造性獲得過(guò)什么性能不錯(cuò)的電解液？帶著問(wèn)題，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了多年從事電化學(xué)儲(chǔ)能材料和器件研究的清華大學(xué)深圳研究生院能源環(huán)境學(xué)部副研究員賀艷兵博士。

安全隱患成研制中重要挑戰(zhàn)

電解液被喻為鋰離子電池的‘血液’，擔(dān)負(fù)電池充放電過(guò)程離子輸運(yùn)任務(wù)，具有不可替代的用途。其一般由高純度有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽（六氟磷酸鋰等）、添加劑等原料組成。賀艷兵告訴記者。

以鋰離子電池為例，電解液是四大關(guān)鍵材料（正極、負(fù)極、隔膜、電解液）之一，在電池中正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)鋰離子的用途，換言之，沒(méi)有它的輸運(yùn)，電池就不能進(jìn)行充放電。賀艷兵指出，目前使用的電解液是可燃性體系，粘度越小、離子輸運(yùn)能力越強(qiáng)，離子電導(dǎo)能力越高。鋰離子電池負(fù)極表面有叫固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）膜的保護(hù)薄層，其對(duì)負(fù)極循環(huán)穩(wěn)定性至關(guān)重要，也對(duì)電池安全性有很大影響；而電解質(zhì)的組分決定SEI膜的性質(zhì)，對(duì)電池循環(huán)穩(wěn)定性和安全性有重要影響。

賀艷兵說(shuō)，科研人員在努力提升動(dòng)力鋰電池的高能量密度和快充速度，但是在追求這兩個(gè)指標(biāo)的過(guò)程中，對(duì)電池循環(huán)體系會(huì)帶來(lái)安全性隱患，這也正是研制電池電解液的挑戰(zhàn)。

這種挑戰(zhàn)重要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是通過(guò)電池電壓升高新增電池能量密度，假如讓電池充電從4.2伏提高到4.5伏甚至更高，電解液耐高壓能力不適配，就會(huì)被氧化分解，放出的熱量使電池溫度升高，并出現(xiàn)大量氣體；而在高溫下，一旦負(fù)極表面SEI膜分解破壞后，裸露負(fù)極與電解液發(fā)生放熱反應(yīng)，電池溫度會(huì)進(jìn)一步升高，引起電解液與正極材料、粘結(jié)劑熱反應(yīng)，可能會(huì)引起電池爆炸。

二是電池在快速充電過(guò)程中會(huì)發(fā)熱，鋰離子從正極到負(fù)極時(shí)，負(fù)極吸收速度較慢，這樣鋰離子魚(yú)貫而入不能快速嵌入石墨負(fù)極，猶如一群人擁堵在門(mén)口，鋰析出來(lái)后便會(huì)沉積在SEI膜表面，形成鋰金屬，甚至?xí)沿?fù)極外表面SEI膜破壞。