随着新能源汽车市场和储能市场的快速崛起和发展，近年来高性能锂离子电池的需求旺盛，但由于全固态电池技术并不成熟，难以在短时间内进入大型电池市场。因此，液态电解液的产能需求快速上升。当前，国内电解液龙头企业仍在积极抢占市场份额，呈现快速扩张的态势。据不完全统计，2018年我国锂离子电池电解液的出货量超过17万吨，比前一年增长50%以上，实现了最近5年连续超过40%的增长。按照这一增长趋势，到2025年，我国锂离子电池电解液的需求量将接近100万吨，保守估计也会达到80万吨的规模。
  　　虽然全固态电池可以从概念上突破液态电解质的种种限制，包括可燃性、高低温性能等，有望在一些方面取得新的突破，可以在某些特定领域发挥优势，并占有一定的市场份额，但全固态电池产业全面取代液态电池产业的路还很长。因此，基于液体电解液的锂离子电池仍将在较长时期发挥重要、甚至是不可替代的作用。
　　
电解液的技术现状
    
  　　从技术本身来看，电解液的性能提升仍然是高性能、高安全和长寿命锂离子电池关键科学和技术问题之一。从液体的层面来考虑，电解液的未来发展需要解决高电压、高低温性能、高安全型和长寿命几方面的根本问题，目前解决这一实际应用问题的具体技术路线有三条：一是全新的溶剂体系革命，这是一种根本性的电解液技术革命，就是发展高性能、高安全的溶剂体系，如全氟代溶剂体系和其他新溶剂体系等替代现有的碳酸酯类溶剂；二是高盐和混合盐技术；三是发展和使用高性能电解液添加剂。从现实的角度上讲，发展高性能电解液添加剂仍然是解决当前实际产业问题的最直接和最现实的技术方案。以下从电解液体系、锂盐体系和添加剂几方面介绍其发展态势和基本特征。
    1.氟代溶剂技术的发展和应用
  　　氟代溶剂的技术路线主要是发展部分氟代的醚类和酯类溶剂，用作电解液的溶剂或添加剂。氟代有机溶剂一方面具有阻燃性质，另一方面还有很好的电极表面成膜性质。研究表明，有机溶剂中的H原子被F取代后，一些主要物理性质有显著改变，主要包括：闪点升高，因为氟取代后降低了溶剂分子的含氢量，从而降低溶剂的可燃性，当溶剂中 F/H＞4时，溶剂便不具有可燃性；熔点降低，有助于提高锂离子电池低温性能；化学和电化学稳定性提高，有助于改善电池的长期循环性能；界面钝化效果好，电池胀气现象得到明显抑制。不可否认，溶剂氟化程度过高或氟化溶剂用量过大时也会导致电解液的电导率降低和电极界面电阻升高，从而影响电池的倍率性能。
  　　近年来，氟化碳酸乙烯酯（FEC）用于改善电池的循环性能已经得到了较好的应用。美国马里兰大学王春生教授在氟代溶剂和添加剂的成膜效应和阻燃性质方面做了大量的工作。苏州大学郑洪河团队等将氟代醚用于高镍三元电池中，证实这种添加剂的用量达到3wt%时，不仅可以有效保护石墨负极，对三元正极的表面和结构也有保护作用，可以显著延长电池的寿命，提高稳定性和可靠性。添加这种添加剂后，电极表面的SEI膜不仅成分发生了改变，其厚度、致密性和织构都发生了改变，这一结果很好地揭示了氟代添加剂的工作机制。
  　　工业产业方面，日立公司推出了1,1,2,2-四氟-2-(1,1,2,2-四氟乙氧)-乙烷（HCF₂CF₂OCF₂CF₂H，简称D2），这种成分的抗氧化电位在7.29V左右，作为电解液的共溶剂有利于延长电池的循环寿命。氟代乙丙醚HCF₂CF₂OCH₂CF₂CF₂H （HFE) 不仅具有一定的阻燃性质，而且可以显著改善三元电池的循环性能。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均具有较高的抗氧化性质，在高电压锂离子电池中有稳定作用。需要指出的是，过多的H原子被F原子取代或者氟代溶剂用量过大时，LiPF₆的溶解度会明显下降，而且电池的内阻也会明显升高。因此，这种技术的应用需要平衡考虑。
    2.高盐与混合盐技术
  　　高盐体系是指锂盐浓度超过2M的电解液体系，也有学者称之为溶剂化离子液体体系，其突出的特征是改变了离子的溶剂化环境和溶剂化结构，并由此改变了电极/电解液的双电层结构和界面性质，可以显著提高电池的倍率性能和寿命等，在锂离子电池和锂硫电池等体系均有良好的表现。但由于高盐体系的黏度大，电解液对电极材料的浸润性差，加之高盐带来的明显价格因素，这类体系的实际应用还不乐观。
  　　锂盐添加剂包括LiFSI、LiTFSI、LiPO₂F₂、LiBOB、LiODFB和LiODFP等锂盐，主要是通过阴离子本身在电极表面的氧化或还原，对电极表面的钝化成膜，达到保护电极的目的。这些无机固体添加剂在工业合成和应用方面已经日趋成熟，其突出优点包括：使用方便，只需要和主盐一起混融在电解液中即可，便于操作和控制；无机固体添加剂本身没有可燃性，优于有机可燃性添加剂，有利于电池的安全性；不仅可以更好地钝化和保护负极表面，对正极表面也有保护作用，可以说是一种双功能添加剂，比如LiPO₂F₂、LiODFB用于整体电池，对正负极的改进作用都比较明显，近年来得到了广泛的使用。
　  　LiODFB 能够显著改善 NCA/石墨电池高温 60℃下的循环性能。与 LiBOB 不同的是，LiODFB 电池成膜内阻更低，能够满足动力电池快充的需求。当然这类添加剂也存在一些问题，主要有以下3点：价格相对昂贵，特别是成本明显高于主盐LiPF₆；使用过量容易造成电池的内阻升高，特别是LiBOB的阻抗升高现象非常明显，需要在使用的时候注意；有些盐如LiFSI 对金属铝箔有一定的腐蚀性，特别在高浓度和高电位条件下腐蚀现象明显，因此需要加入一些抑制腐蚀的添加剂成分。
    3.电解液添加剂
  　　电解液添加剂是锂离子电池电解液的核心原材料, 是决定高比能锂离子电池电解液性能的关键。事实上，近年来添加剂已经成为电解液企业的核心技术，直接影响甚至决定电解液产品乃至锂离子电池的性能。
  　　在当前常用的锂离子电池电解液配方中，锂盐占电解液重量的15%左右，溶剂占80%左右，添加剂在5%左右的水平。考虑到每辆汽车使用电解液的量为40~50kg，添加剂的用量则在2~4kg。虽然添加剂在电解液中的使用量仅占5%~10%，但添加剂已经成为电解液中最核心的赢利点和最核心的技术，这主要是因为锂盐和溶剂技术不仅日益成熟，而且成本非常透明，利润空间已经被严重压缩。目前添加剂的成本已经占到电解液成本的20%~30%左右。
  　　2018年国内锂离子电池电解液市场接近100亿元，添加剂市场接近30亿元。电动汽车的迅速发展正在带动锂离子电池技术的快速发展, 更多新型添加剂正在不断投入实际应用。
  　　由于近年来的飞速发展，电解液添加剂的种类和作用机制研究也日益丰富。总结起来，主流产品包括有机锂盐添加剂、氟代有机溶剂添加剂、磺酸酯类添加剂、磷酸酯或亚磷酸酯类添加剂。此外，还有硼酸酯类添加剂、腈类添加剂、砜类添加剂和离子液体添加剂。由于添加剂的种类繁多，技术革新速度快，决定这一领域不可能一劳永逸，从这个意义上来讲，高性能添加剂的选择、合成和优化是一项长期的工作。
　　
未来发展的三大态势
   
　　  毫无疑问，由于动力电池和储能市场的兴起，锂离子电池电解液市场将有更大的市场空间。电解液技术的核心是配方，而电解液添加剂的开发与应用是产品差异化的根源。早期电解液的配方和添加剂技术大多被三菱、宇部、大金等外企垄断，当前国内电解液产品的海外替代已经成为主流方向，并拥有明显优势。以新宙邦、天赐、华盛、华荣和多氟多等为代表的多家国内企业已实现批量向LG、三星、松下、索尼等海外电池巨头的稳定供货。
  　　可以预见，随着高性能电池技术的发展和电池产业的进步，高端电解液的竞争将成为焦点，特别是具有高安全性、高电压、宽使用温度范围和高稳定性的电解液体系非常关键。未来发展的主要方向包括：
    1.向高安全性发展：伴随固态电解质的出现，解决安全性问题是液态电解质的唯一出路。
    2.向简单化发展：面对近年来涌现出的形形色色的电解液添加剂，电解液组成越来越复杂，这种弃简从繁的现象值得反思，电解液回归基本的桥梁和介质的功能非常必要。
    3.向第四代发展：锂离子电池的发展已走过了三代，目前第四代电解液体系正呼之欲出。
　  　随着锂离子电池高容量正、负极材料的发展和应用，相应的高性能电解液体系亟需得到相应发展，特别是在电池操作的可靠性、耐久性和安全性方面都需要提升，而传统电解液系统显然无法满足这些要求。虽然在学术界看来，可以实现的可能性越来越多，但从产业现实来看，仍然不能盲目乐观，我国电解液行业的技术创新需要进一步强化，开发高性能和高安全性的电解液系统迫在眉睫。另外，当前添加剂在使用方法和方式上仍有不少问题，创新添加剂的种类、性质和使用方法对未来发展高性能添加剂和高性能锂离子电池非常重要，需要走科学的发展、合理应用的道路。