【SMM popularization of science.: Applications of Electrolyte Additives in Lithium Battery Industry】

เผยแพร่แล้ว: Feb 27, 2024 20:41 (GMT+8)
แหล่งที่มา: SMM
【SMM popularization of science.: Applications of Electrolyte Additives in Lithium Battery Industry】Electrolyte additives refer to a small amount of additives added to the electrolyte to improve its electrochemical properties and cathode deposition quality. By adding a small amount of additives to the electrolyte of lithium-ion batteries, some properties of the batteries can be improved in a targeted way, such as reversible capacity, electrode/electrolyte compatibility, cycle performance, rate capability and safety, etc. They play a very critical role in lithium-ion batteries. The amount of electrolyte additives is usually very small, but they are indispensable parts of the electrolyte system.

【Science Popularization】Applications of Electrolyte Additives in Lithium Battery Industry

**I. Basic Concepts of Electrolyte Additives**

Electrolyte additives refer to a small amount of additives added to the electrolyte to improve its electrochemical properties and cathode deposition quality. Electrolyte additives are some natural or artificially synthesized organic or inorganic compounds. They generally do not participate in the electrode reactions of the electrolytic process, but can alter the electrochemical properties of the electrolyte system and influence the discharge conditions of ions to make the electrolytic process in a better state. By adding a small amount of additives to the electrolyte of lithium-ion batteries, some properties of the batteries can be improved in a targeted way, such as reversible capacity, electrode/electrolyte compatibility, cycle performance, rate capability and safety, etc. They play a very critical role in lithium-ion batteries. The amount of electrolyte additives is usually very small, but they are indispensable parts of the electrolyte system.

**II. Classification of Electrolyte Additives**

According to their different functions, electrolyte additives can be divided into **film-forming additives, flame retardant additives, overcharge protection additives, high/low temperature additives**, etc.

**1. Film-forming additives**

The role of film-forming additives is to promote the formation of a stable and effective SEI film on the surface of the electrode material. The SEI film is a passivation film formed during the initial cycle of lithium-ion batteries, separating the electrolyte from the carbon material/lithium negative electrode. At a certain potential, the organic solvent molecules, anions of lithium salts, impurities and additives on the negative electrode/electrolyte will undergo reductive decomposition to form insoluble substances deposited on the electrode surface. The properties of the SEI film greatly affect the electrochemical properties of lithium-ion batteries such as the initial irreversible capacity loss, rate capability and cycle life. The ideal SEI film is electronically insulating while allowing free ingress and egress of lithium ions from the electrode, can prevent further reaction between the electrode material and the electrolyte and has structural stability without dissolving in organic solvents.

**2. Flame retardant additives**

The role of flame retardant additives is to increase the flash point of the electrolyte or terminate the free radical chain reactions to prevent combustion. Adding flame retardants is one of the important ways to reduce the flammability of the electrolyte, expand the operating temperature range of lithium batteries, and improve their performance.

The mechanism of flame retardant additives mainly has two types: one is to generate an isolation layer between the vapor phase and the condensed phase to prevent combustion between the condensed phase and the vapor phase; the other is to capture free radicals in the combustion reaction process to terminate the free radical chain reaction and prevent combustion reactions between the vapor phases. Substances mainly used for flame retardation in lithium-ion batteries currently include organophosphates, organic halides and phosphonitriles.

**3. Overcharge protection additives**

The main function of overcharge protection additives is to block the current in a certain way when the battery is overcharged, thereby improving battery safety.

Overcharge additives have good solubility and fast diffusion rate, and can provide protection over a wide range of high current. They have good stability within the operating temperature range of the battery, and have an appropriate oxidation potential between the charging cutoff voltage and the oxidation potential of the electrolyte. In addition, their oxidation products have no other side reactions during the reduction process, are not consumed during charging, and have no side effects on battery performance.

**4. High/Low temperature additives**

Electrolyte high/low temperature additives are chemicals used to improve electrolyte performance under high and low temperature conditions. Their role is to enhance battery performance, stability and lifetime. At high temperatures, the electrolyte may evaporate, decompose and accelerate internal reactions. Therefore, high temperature additives can reduce the evaporation rate of the electrolyte, increase thermal stability, and reduce adverse reactions. While at low temperatures, the ionic conductivity of the electrolyte may decrease, affecting battery performance. Therefore, low temperature additives can improve the low temperature ionic conductivity of the electrolyte and enhance power output and cycling performance.

**5. Other additives**

There are additives with specific requirements such as water removal or HF additives, wetting promoters, conductive additives, etc.

**III. Future Development Directions of Electrolyte Additives**

The development of electrolyte additives in battery technology has always been an active research direction. With the continuous increasing requirements for battery performance, electrolyte additives in the future may develop in the following directions:

**1. High temperature stability**: With the rapid development of electric vehicles and renewable energy, the requirements for battery stability under high temperature conditions are increasingly higher. Future electrolyte additives may focus on improving the thermal stability of the electrolyte, inhibiting the decomposition and evaporation reactions of the electrolyte, thereby extending the service life of batteries.

**2. Safety and durability**: Battery safety has always been an important concern. Future electrolyte additives may focus on improving battery safety, for example by adding additives that can absorb and solidify liquids to reduce the risk of battery leakage or short circuits. In addition, durability is also a critical factor, and future additives may extend battery cycle life and capacity retention.

**3. Low temperature performance**: Under extremely cold environments, battery performance is usually limited. Future electrolyte additives may focus on improving battery power output and cycling performance under low temperature environments to meet the needs of electric vehicles and portable electronic devices in frigid regions.

**4. Environmental friendliness**: With the pursuit of sustainable development, future electrolyte additives may trend towards more environmentally friendly choices. This includes the use of renewable materials, reducing or eliminating reliance on toxic substances, and improving the degradability of additives to reduce their environmental impact.

**5. Multifunctionality**: Future electrolyte additives may have multiple functions to meet the needs of different applications. For example, additives with self-healing capabilities can repair minor damage inside batteries to prolong battery life; additives with self-sensing capabilities can monitor and adjust electrolyte performance internally.

**IV. Conclusion**

Electrolyte additives are chemicals added to the electrolyte to improve battery performance under different temperatures and application conditions. They can enhance battery stability and performance under high and low temperature environments and extend battery life. Future development directions include improving high temperature stability, safety and durability, enhancing low temperature performance, pursuing environmental friendliness and multifunctionality. The specific additives used and their types and amounts depend on the battery type, application scenario and design requirements. In addition, research and development of electrolyte additives is a complex field involving interdisciplinary research and practice across multiple disciplines.

คำชี้แจงแหล่งที่มาของข้อมูล: นอกจากข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะแล้ว ข้อมูลอื่นๆ ทั้งหมดได้รับการประมวลผลโดย SMM จากข้อมูลสาธารณะ การสื่อสารกับตลาด และการพึ่งพาแบบจำลองฐานข้อมูลภายในของ SMMข้อมูลเหล่านี้มีไว้เพื่ออ้างอิงเท่านั้น ไม่ถือเป็นข้อเสนอแนะในการตัดสินใจ

หากมีข้อสงสัยหรือต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติม กรุณาติดต่อ: lemonzhao@smm.cn
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเข้าถึงรายงานการวิจัยของเรา โปรดติดต่อ:service.en@smm.cn
ข่าวที่เกี่ยวข้อง
ยอดชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่บนทางหลวงช่วงวันหยุดวันชาติพุ่ง 48.41% แตะ 2.97 ล้านครั้ง
1 ชั่วโมงที่แล้ว
ยอดชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่บนทางหลวงช่วงวันหยุดวันชาติพุ่ง 48.41% แตะ 2.97 ล้านครั้ง
อ่านเพิ่มเติม
ยอดชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่บนทางหลวงช่วงวันหยุดวันชาติพุ่ง 48.41% แตะ 2.97 ล้านครั้ง
ยอดชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่บนทางหลวงช่วงวันหยุดวันชาติพุ่ง 48.41% แตะ 2.97 ล้านครั้ง
[การชาร์จรถพลังงานใหม่ (NEV) บนทางหลวงช่วงวันหยุดวันชาติเกือบ 3 ล้านครั้งใน 3 วันแรก ปริมาณไฟชาร์จทะลุ 71 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง] ความต้องการชาร์จ NEV ในช่วง 3 วันแรกของวันหยุดวันชาติอยู่ในระดับแข็งแกร่ง และโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จบนทางหลวงดำเนินงานได้อย่างราบรื่น ตั้งแต่เวลา 00:00 ของวันที่ 1 ตุลาคม ถึง 24:00 ของวันที่ 3 ตุลาคม การวิเคราะห์สถิติจากสถานีชาร์จบนทางหลวง 62,700 จุด (หัวชาร์จ) ที่อยู่ในแพลตฟอร์มบริการติดตามตรวจสอบสถานีชาร์จระดับชาติ ระบุว่า จำนวนครั้งการชาร์จ NEV บนทางหลวงทั่วประเทศในช่วง 3 วันแรกของวันหยุดวันชาติปีนี้รวม 2.9686 ล้านครั้ง เฉลี่ยวันละ 989,500 ครั้ง เพิ่มขึ้น 48.41% เมื่อเทียบกับช่วงเดียวกันของวันหยุดวันชาติปีที่แล้ว ปริมาณไฟชาร์จรวม 71.6193 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง เฉลี่ยวันละ 23.8731 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง เพิ่มขึ้น 49.39% เมื่อเทียบกับช่วงเดียวกันของวันหยุดวันชาติปีที่แล้ว อัตราการเดินทางสีเขียวในช่วงวันหยุดยังคงเพิ่มขึ้น และแนวโน้มที่ประชาชนใช้ NEV เดินทางระยะไกลยิ่งเห็นได้ชัดเจนมากขึ้น
1 ชั่วโมงที่แล้ว
[SMM แฟลช] ประกาศราคาซัลเฟอร์สัญญาเดือนตุลาคมในตะวันออกกลาง
1 ชั่วโมงที่แล้ว
[SMM แฟลช] ประกาศราคาซัลเฟอร์สัญญาเดือนตุลาคมในตะวันออกกลาง
อ่านเพิ่มเติม
[SMM แฟลช] ประกาศราคาซัลเฟอร์สัญญาเดือนตุลาคมในตะวันออกกลาง
[SMM แฟลช] ประกาศราคาซัลเฟอร์สัญญาเดือนตุลาคมในตะวันออกกลาง
กาตาร์ประกาศราคาซัลเฟอร์ตามสัญญาเดือนตุลาคม 2569 ที่ 835 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัน (FOB) ลดลง 45 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัน จากเดือนก่อนหน้า บริษัทปิโตรเลียมคูเวตกำหนดราคาไว้ที่ 820 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัน (FOB) ลดลง 45 ดอลลาร์สหรัฐ จากเดือนก่อนหน้า บริษัทน้ำมันแห่งชาติอาบูดาบีกำหนดราคาไว้ที่ 890 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัน (FOB รูไวส์) ลดลง 70 ดอลลาร์สหรัฐ จากเดือนก่อนหน้า
1 ชั่วโมงที่แล้ว
[แฟลช SMM] ข้อมูลนำเข้าและส่งออกกำมะถันและกรดกำมะถันของอินโดนีเซียประจำเดือนสิงหาคม
1 ชั่วโมงที่แล้ว
[แฟลช SMM] ข้อมูลนำเข้าและส่งออกกำมะถันและกรดกำมะถันของอินโดนีเซียประจำเดือนสิงหาคม
อ่านเพิ่มเติม
[แฟลช SMM] ข้อมูลนำเข้าและส่งออกกำมะถันและกรดกำมะถันของอินโดนีเซียประจำเดือนสิงหาคม
[แฟลช SMM] ข้อมูลนำเข้าและส่งออกกำมะถันและกรดกำมะถันของอินโดนีเซียประจำเดือนสิงหาคม
ในเดือนสิงหาคม 2569 ปริมาณการนำเข้ากำมะถันรวมรายเดือนของอินโดนีเซียอยู่ที่ 275,300 ตัน ลดลง 62.1% เมื่อเทียบเดือนก่อนหน้า และลดลง 27.7% เมื่อเทียบปีก่อนหน้า แหล่งนำเข้าหลัก ได้แก่ แคนาดา (76,100 ตัน) คูเวต (50,900 ตัน) กาตาร์ (36,700 ตัน) สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ (31,600 ตัน) อินเดีย (26,400 ตัน) สหรัฐอเมริกา (24,600 ตัน) เกาหลีใต้ (6,900 ตัน) ญี่ปุ่น (5,200 ตัน) สิงคโปร์ (5,000 ตัน) จีน ซาอุดีอาระเบีย ไต้หวัน จีน สหราชอาณาจักร โอมาน เวียดนาม และมาเลเซีย ปริมาณการส่งออกกำมะถันรวมรายเดือนของอินโดนีเซียอยู่ที่ 139 ตัน ลดลง 50.1% เมื่อเทียบเดือนก่อนหน้า และเพิ่มขึ้น 139 ตันเมื่อเทียบปีก่อนหน้า ปลายทางการส่งออกหลัก ได้แก่ มาเลเซีย (115 ตัน) ฮ่องกง จีน (24 ตัน) และสหรัฐอเมริกา ปริมาณการนำเข้ากรดซัลฟิวริกรวมรายเดือนของอินโดนีเซียอยู่ที่ 72,600 ตัน เพิ่มขึ้น 72,600 ตันเมื่อเทียบเดือนก่อนหน้า และเพิ่มขึ้น 35.3% เมื่อเทียบปีก่อนหน้า แหล่งนำเข้าหลัก ได้แก่ อินเดีย (44,100 ตัน) และเกาหลีใต้ (28,500 ตัน) ในเดือนสิงหาคม อินโดนีเซียไม่มีบันทึกการส่งออกกรดซัลฟิวริก สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูบทวิเคราะห์ของ SMM
1 ชั่วโมงที่แล้ว