撰稿丨采编部

编辑丨麦 子

美编丨CBEA独耀

为满足车用续航、充电、循环、安全等性能需求，动力电池能量密度正向300Wh/kg迈进，接下来5到10年还会向400Wh/kg、500Wh/kg甚至更高层次迈进。作为电池材料的四大主材之一，电解液的技术研发和布局也正积极推进。

▲图为张家港市国泰华荣化工新材料有限公司副总经理甘朝伦发表主题演讲 

日前，“第二届新能源汽车及动力电池（CIBF2021深圳）国际交流会”在深圳举行，在风帆有限责任公司冠名的“软包电池核心材料及先进技术突破”专场论坛上，张家港市国泰华荣化工新材料有限公司副总经理甘朝伦在“下一代电解液技术开发及应用”的主题演讲中，详细分析介绍了公司在高镍NCM/硅负极电解液、固态电解质、锂硫电池电解液等下一代电池电解液/电解质技术研发上的布局与研发进展。

电解液作为电池的四大主材之一，本身并不提供能量，但它的功能却非常重要，必不可少。在现有液态电池中，正负极的容量/能量要发挥出来离不开电解液。

甘朝伦表示，从提升电池能量密度角度来看，未来10年，电池能量密度有望从300Wh/kg提升到500Wh/kg。“现在电池企业在300Wh/kg能量密度解决方案上多是采用镍含量高于80%的高镍正极材料，搭配上含硅的负极材料；或是采用高电压NCM搭配硅负极材料。下一步，如果将能量密度提升至400Wh/kg、500Wh/kg甚至更高，则需要向锂硫电池、锂空气电池、固态电池等方向发展。”

甘朝伦指出，随着电池能量密度和技术的提升，电解液的发展方向也将由液态向半固态/全固态方向发展，主要目的是提升整个电池材料体系的安全性，以及未来与金属锂负极的适配性。

基于相对清晰的电池技术发展趋势和路线，甘朝伦主要介绍了国泰华荣化工新材料公司在高镍NCM和硅负极电解液、固态电解质、锂硫电解液等方面的研发思路及进展。

高镍NCM和硅负极电解液方面，据甘朝伦介绍，高镍体系电池在满电状态时，镍会氧化到+4价，+4价的镍会跟电解液发生反应生成一个NiO岩盐相物质，引起正极结构的变化，在正极界面会产生微裂纹；另一方面，纯硅材料在充满电时会有约4倍的体积膨胀。这就导致正负极在充电过程中的界面改变都会导致电池性能的劣化。

针对上述问题，甘朝伦介绍了公司在电解液方面的研发思路：其一，主要是希望通过添加剂对界面进行改进，找出在正极表面和负极表面形成比较好的界面膜的添加剂；还有一个思路是希望能够发现可以抑制气体产生的添加剂，或者是能够把产生的气体消除掉的添加剂。

基于上述研究，据甘朝伦介绍，公司开发出两类产品：亚磷酸的添加剂、含硫添加剂、硅系添加剂。演讲中，甘朝伦就三类添加剂的研究进展及各自情况进行了分析介绍。

在固态电池电解质方面，据甘朝伦介绍，公司针对聚合物、氧化物和硫化物固态电池电解质都有布局和研发。

针对聚合物固态电解质，主要研究方向是将PEO与其他材料共混或交联，形成有机-无机杂化体系，提升性能。研究体系包括PEO固态聚合物体系、聚碳酸酯体系、聚烷氧基体系和聚合物锂单离子导体基体系。

针对氧化物固态电解质，主要研究方向在提升电导率；替换元素或掺杂同种异价元素。研究体系包括非薄膜如钙钛矿型、石榴石型、NASICON型、LiSICON型；薄膜如LiPON型。

针对硫化物固态电解质，主要研究方向为提高电解质稳定性，降低生产成本，元素掺杂发挥各元素协同作用。研究体系有Thio-LiSICON、LGPS型和Li-aegyrodite型等。

锂硫电池被认为是未来锂电池技术发展的重要方向之一，但锂硫电池的缺点目前也非常明显，主要是其循环性比较差。

针对该问题，据甘朝伦介绍，其公司主要从两个方面对其缺点进行改进：1.锂负极表面形成保护膜；2.抑制多硫化锂的穿梭效应。

在负极保护添加剂方面，甘朝伦介绍称，最常用的添加剂就是硝酸锂，产业化应用得也比较多，“从数据来看，加了硝酸锂之后，它的金属锂表面会明显光亮一些，说明硝酸锂对于金属锂负极的保护还是挺明显的。在硝酸锂的基础上也寻找其他的锂负极保护添加剂。”