重庆川东南地质矿产检测中心
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12月7日-9日，以“全球视野与中国战略：新思维新格局新趋势”为主题的2016高工锂电暨电动车年会在深圳·沙井维纳斯皇家酒店盛大举行。继上午开幕式大会的精彩演讲后，在下午“锂电池材料未来的发展趋势”专场上，天赐材料(002709.SZ)电池材料研发总监余乐发表“高能量密度动力电池电解液设计策略”主题演讲。其中分享了天赐材料匹配高镍三元、硅碳负极和高压实磷酸铁锂的电解液解决方案。
(1)高镍三元：在高湿度环境下暴露过的NCA在60圈循环后二次颗粒破裂，并导致一次颗粒的大小也发生明显变化，这主要是由于高镍材料中锂源不再是碳酸锂，而是氢氧化锂，后者易潮解吸水。通过TG-DCS测试证实，部分吸附的水变成了结晶水，会在循环中缓慢和正极材料反应生成氧化镍，导致锂损失、二次颗粒破裂。
天赐材料设计了一个聚磷酸脂，可以与结晶水和表面的残余碱反应，生成磷酸盐和磷酸酯，且可以传导锂离子。在使用这类添加剂时，即使NCA在相对湿度为50%的环境暴露过，电化学性能也能得到极大提升。
“我们现在在容量为3.0Ah的18650圆柱电池中能量密度可以达到220-230Wh/kg，循环寿命可达到新能源汽车试点专项要求的1500圈，提前完成了目标。”余乐自豪地介绍。
(2)硅碳负极：硅体积膨胀比碳材料大得多，当SEI厚度达到一定程度时，很难保证膜有很好的抗拉伸性。在多次循环之中，这种厚膜容易破裂，导致电池性能的衰减。
余乐介绍：“天赐材料引入了一类含硅的添加剂，可以与硅表面的Si-OH键反应，相当于对材料做了的原位的包覆。这层薄的膜电化学性能稳定、抗拉伸性能好，使得硅材料性能大大提升，循环次数可以提升到800圈。再辅以别的电解液技术，可以将现在容量为3.4Ah，能量密度达到250-260Wh/kg的18650圆柱电池的循环寿命提升至1200圈左右。”
(3)高压实磷酸铁锂：压实提高时，电解液的浸润极其的关键。如果浸润不好，会有一些电极接触不到电解液，使得整个电极的有效离子交换界面变小，阻抗也随之上升。使用小分子溶剂可以减少电解液粘度，提升浸润性，但小分子溶剂的低沸点会带来电池高温下的产气增加，需要改善界面的稳定性。
常用的电解液添加剂PS在界面会生成不能传导锂离子的聚烯烃类高分子膜，以及丙基磺酸锂等有机锂盐。而新型添加剂硫酸乙烯酯DTD可以在界面生成一层结构类似PEO，可以传导锂离子的高分子膜，降低界面阻抗，以及生成亚硫酸锂等无机盐，相对于有机锂盐大大提高了热稳定性，可以配合小分子溶剂使用，对于电池的高低温性能均有提升。
除了使用小分子溶剂以外，使用低阻抗添加剂也是一个有效方案。二氟磷酸锂可以大大降低界面阻抗，将低温循环提升三倍以上。
