鋰離子電池高電壓正極資料是近年來研討的熱點(diǎn)，而與之相適應(yīng)的高壓電解液也成為了研討重點(diǎn)。規(guī)劃并制備具有更好的功能，更高的能量和電壓的新式鋰離子電池，是電源范疇的一個(gè)研討熱點(diǎn)。近幾年，以LiNi0.5Mn1.5O4和LiCoPO4為代表的高電壓正極資料發(fā)展迅速，而與之匹配的電解液則相對(duì)落后。因而，研發(fā)5V電解液系統(tǒng)是迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

傳統(tǒng)電解液

1、碳酸酯類溶劑

傳統(tǒng)碳酸酯溶劑由于電導(dǎo)率高、鋰鹽溶解度良好以及能在負(fù)極外表構(gòu)成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）而一直被視作一般用途電解液溶劑的不貳選擇。可是，傳統(tǒng)碳酸酯在高電壓電池系統(tǒng)中適用性并不好，這是由于傳統(tǒng)碳酸酯溶劑的氧化電位較低，極易在高電位下提前發(fā)作氧化分解。另外，鋰離子電池電解液中水分的含量一直被認(rèn)為是決定電池質(zhì)量的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，高電壓電解液關(guān)于水分的要求則更高，假如電解液中水含量略高，將會(huì)大大下降電解液的耐氧化功能。

2、離子液體

離子液體是完全由陽離子和陰離子構(gòu)成，在室溫附近呈液態(tài)，而且可以導(dǎo)電的鹽。離子液態(tài)具有低揮發(fā)性、低可燃性、高離子導(dǎo)電性和較寬的電化學(xué)窗口等許多共同的優(yōu)勢(shì)。由于這些特點(diǎn)，近年來離子液體得到廣泛的研討而且用作提高鋰離子電池在高容量、高電壓下的電化學(xué)和熱穩(wěn)定功能的新式電解液。研討標(biāo)明，吡咯和哌啶二（三氟甲基磺酰）亞胺鹽的離子液體較常規(guī)的LiPF6基電解液系統(tǒng)更加適合用作5V高電壓電解液資料。

可是離子液體有著十分明顯的缺陷：

（1）制備本錢高，無法在工業(yè)上大規(guī)模運(yùn)用；

（2）盡管離子液態(tài)有較高的離子導(dǎo)電性，可是相關(guān)于液體電解液而言，其電導(dǎo)率仍然偏低；

（3）離子液態(tài)遍及黏度大，不利于鋰電池的大倍率充放電。

新式液體電解液

開發(fā)新式電解液系統(tǒng)是研討鋰離子高電壓電解液中關(guān)注最多的方向，主要包括：氟代溶劑、腈類化合物、砜類化合物和其他新式溶劑化合物。

1、氟代溶劑

由于氟原子有強(qiáng)電負(fù)性和弱極性，使氟代溶劑具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性。研討人員研討了一系列氟代的有機(jī)碳酸酯溶劑，發(fā)現(xiàn)在碳酸酯溶劑中引入氟元素代替后，該含氟碳酸酯的抗氧化功能會(huì)得到明顯提高。氟代碳酸乙烯酯、甲基－2,2,2－三氟乙基碳酸酯和乙基－2,2,2－三氟乙基碳酸酯的氧化電位遠(yuǎn)高于未氟代的碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸乙基酯（DEC）。可是跟著被氟原子代替的氫原子增多，溶劑關(guān)于LiPF6的溶解度就會(huì)大大減縮。

2、腈類溶劑

研討人員等在研討雙電層電容器的過程中首次發(fā)現(xiàn)戊二腈和己二腈具有高達(dá)8.3V的抗氧化電位，其電化學(xué)窗口比一切的非質(zhì)子溶劑的都要寬。可是，腈類溶劑與石墨負(fù)極的相容性較差，跟著循環(huán)的增加，電池內(nèi)阻也不斷增大，大大下降了電池的循環(huán)功能。利用EC和雙草酸二氟硼酸鋰（LiBOB）能在石墨負(fù)極外表構(gòu)成穩(wěn)定SEI膜的特性，將EC和LiBOB作為添加劑參加電解液，可以有用改進(jìn)腈類溶劑與石墨負(fù)極的相容性較差這一問題。

3、砜類溶劑

砜類溶劑是當(dāng)下研討人員重點(diǎn)研討的一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)碳酸酯的溶劑。砜類溶劑做為電解液在不同范疇都有著十分廣泛的運(yùn)用，如鋰離子電池、鋰硫電池和鋰空氣電池。甲乙砜（EMS）和甲氧基乙基甲基砜的耐氧化電位超過了5.8V，而且與Mn系正極都有良好的相容性，可是它們與石墨負(fù)極的相容性很差，因而不能用在以石墨為負(fù)極的電池中。

4、其他高電壓系統(tǒng)

LiBOB和草酸二氟硼酸鋰（LiODFB）都能在純碳酸丙烯酯（PC）溶劑系統(tǒng)中在石墨附近外表構(gòu)成一層穩(wěn)定的SEI膜的電解質(zhì)鋰鹽，它們和VC一樣都是常見的負(fù)極外表成膜添加劑。研究發(fā)現(xiàn)，比較于TMS和LiPF6，TMS與LiBOB、LiODFB的相容性十分好。TMS和LiBOB、LiODFB組成的電解液不但能構(gòu)成穩(wěn)定的SEI膜，而且還能有用下降電池內(nèi)阻。近年來，LiBOB在正極外表能構(gòu)成保護(hù)高電壓正極資料的這一特性也引起了人們?cè)絹碓綇V泛地關(guān)注，如在匹配于傳統(tǒng)高電壓正極資料的電解液中參加LiBOB能增強(qiáng)電池的循環(huán)功能。通過研討LiBOB在正極外表生成的SEI膜的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)參加LiBOB后能有用地保護(hù)電解液的氧化分解。同時(shí)通過理論核算，研討了LiBOB在電極外表的氧化分解機(jī)理：LiBOB開環(huán)發(fā)作兩兩聚合構(gòu)成一層保護(hù)膜，在外側(cè)由于開環(huán)而暴露出來的B原子能吸引PF－６和F－與之結(jié)合，然后到達(dá)防止電解液分解的意圖。

總的來說，鋰離子電池高電壓電解液得到了許多研討者的關(guān)注，成為了鋰離子電池電解液最主要的研討方向，不同高電壓電解液系統(tǒng)都各自有優(yōu)缺陷。由于新式溶劑系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)用本錢較高，目前尚無新式溶劑能完全代替碳酸酯基溶劑；假如能大幅下降生產(chǎn)和運(yùn)用本錢，提高與負(fù)極資料的相容性，新式溶劑系統(tǒng)電解液就有希望可以完全代替碳酸酯基溶劑。所以，需要做更加細(xì)致的研討，跟著研討的不斷深入，新式溶劑系統(tǒng)電解液一定會(huì)有更廣泛的運(yùn)用前景。