然而,高鎳三元電池也對(duì)電解液帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。高鎳三元正極的吸水性強(qiáng)、穩(wěn)定性低,在高溫條件下鎳元素的催化作用會(huì)加速電解液的分解,使電解液氧化,而產(chǎn)生裂縫并且溶出的錳、鈷等過(guò)渡金屬離子還會(huì)破壞負(fù)極上的SEI膜,致使在高溫環(huán)境下電池的容量、回圈和安全性都受到嚴(yán)重影響。
電解液主要由溶劑、六氟磷酸鋰與添加劑三部分所組成,雖然電解液占鋰電池成本約一成左右,但卻是不可或缺的關(guān)鍵材料,其主要作為帶動(dòng)鋰離子流動(dòng)的載體,對(duì)電池的容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性能等相當(dāng)重要。目前中國(guó)廠商為全球電解液主要供應(yīng)商,產(chǎn)量市占率高達(dá)六成,其中,以新宙邦居領(lǐng)導(dǎo)地位。日前新宙邦更斥資120萬(wàn)美元收購(gòu)巴斯夫(BASF)在歐美地區(qū)的電解液業(yè)務(wù),預(yù)計(jì)十二月完成交割。過(guò)去以來(lái),新宙邦自主研發(fā)添加劑,目前自制鋰電池電解液添加劑種類超100種,如今已是LG化學(xué)與三星SDI主要供應(yīng)商。
當(dāng)前鋰電池最大問(wèn)題還是在于安全性,因?yàn)殇囯姵乩镱^要有讓鋰離子能夠于其中游走導(dǎo)電的液態(tài)電解液,電極浸于其中,并用隔離膜隔開(kāi),這種構(gòu)造的問(wèn)題在于,不斷充放電循環(huán)之后,電解液體與固體的交界會(huì)發(fā)生結(jié)晶,導(dǎo)致電池效能下降,甚至可能因結(jié)晶刺破隔離膜,造成電池內(nèi)部短路起火。對(duì)此,近來(lái)不少?gòu)S商開(kāi)始著手發(fā)展固態(tài)電池。
由于全固態(tài)電池的正極、負(fù)極、電解質(zhì)全為固態(tài),因此不用擔(dān)心液體外漏、安全性很高,且僅需數(shù)分鐘時(shí)間就可充好電、遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)行鋰離子電池的數(shù)十分鐘,加上具備大容量化特性,因此充飽一次電可行駛的距離有望提升。尤其,能量密度可以高達(dá)350~500Wh kg,比起三元電池是二倍的躍升。
目前包括豐田、大眾、通用等車廠,以及歐洲四家電池公司Saft Batteries、Siemens、Solvay和Manz AG已于今年二月組成聯(lián)盟,聯(lián)手開(kāi)發(fā)高密度液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池以及固態(tài)電池。此外,日本三菱化學(xué)計(jì)劃在2020年前研發(fā)全固態(tài)電池關(guān)鍵材料固態(tài)電解質(zhì)。不過(guò),固態(tài)電池目前仍遭遇一些技術(shù)上的難題,例如固態(tài)電解質(zhì)制程良率過(guò)低,使電極與電解質(zhì)之間的介質(zhì)阻抗過(guò)高,影響整體電池的效能,成為當(dāng)前相關(guān)廠商必須克服的難題之一。