目前電池的電壓正逐步從4.2V提高到4.35V、4.4V、4.45V、4.5V和5V，其中5V鎳錳鋰離子電池具有高能量密度、高功率等優(yōu)異特性，將是未來新能源汽車及儲能領域發(fā)展的重要方向之一。目前4.35V和4.4V的鋰離子電池已在市場上成熟使用，4.45V和4.5V也開始受到市場青睞，逐步會發(fā)展成熟起來。

隨著用電設備對鋰離子電池容量要求的不斷提高，人們對鋰離子電池能量密度提升的期望越來越高。特別是智能手機、平板電腦、筆記本電腦等各種便攜設備，對體積小、待機時間長的鋰離子電池提出了更高的要求。

為了設計高能量密度的鋰離子電池，除了對其空間利用率的不斷優(yōu)化，提高電池正負極材料的壓實密度和克容量，使用高導電碳納米和高分子粘接劑來提高正極和負極活性物質含量外，提升鋰離子電池的工作電壓也是增大電池能量密度的重要途徑之一。

目前電池的電壓正逐步從4.2V提高到4.35V、4.4V、4.45V、4.5V和5V，其中5V鎳錳鋰離子電池具有高能量密度、高功率等優(yōu)異特性，將是未來新能源汽車及儲能領域發(fā)展的重要方向之一。目前4.35V和4.4V的鋰離子電池已在市場上成熟使用，4.45V和4.5V也開始受到市場青睞，逐步會發(fā)展成熟起來。

高電壓鋰離子電池的性能主要是由活性材料和電解液的結構和性質所決定的。其中，電解液的匹配性也非常重要。因為隨著能量密度提升，一般正負極的壓實密度都比較大，電解液浸潤性變差，保液量降低。低保液量會導致電池的循環(huán)和存儲性能變差。

近年來隨著高電壓正極材料的不斷涌現(xiàn)和應用，常規(guī)碳酸酯和六氟磷酸鋰體系，在4.5V以上電壓電池中會發(fā)生分解，循環(huán)性能差，高溫性能差等電池性能的下降，已不能完全滿足高電壓鋰離子電池的要求。高電壓電解液的選擇標準是：

1.選擇一些氧化電位較高且電化學窗口較寬的溶劑(如：砜類、腈類及氟代溶劑)。

2.可以在電解液中加入一些正極保護添加劑來改善正極材料的界面性質。

3.在電解液中加入正極成膜添加劑，抑制電解液和正極材料界面間的反應。

4.電解液中加入新型的耐高壓鋰鹽作為添加劑。如在電解液中加入雙草酸硼酸(LiBOB)也可以在正極材料的表面成膜，阻止了電解液與電極材料的副反應。

然而從經濟效益考慮，發(fā)展合適的電解液添加劑來穩(wěn)定電極/電解液界面更加受到研究者們的青睞。目前研究的高電壓電解液添加劑主要有：含硼類添加劑、有機磷類添加劑、碳酸酯類添加劑、含硫添加劑、離子液體添加劑及其它類型添加劑。

1.含硼類添加劑

含硼類添加劑會在正極表面形成保護膜，來穩(wěn)定電極/電解液之間的界面，從而提高電池性能。例如LI等將含有0.5%三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)的電解液應用到三元材料高壓鋰電池中，循環(huán)200次后與沒有加TMSB的電池做比較，容量維持率分別為74%和19%(2-4.8V)。TMSB的功能如下圖所示：在沒有添加劑存在時，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，會逐漸在正極表面形成一層有LiF存在的正極電解液界面(CEI)膜，這層膜較厚且具有高阻抗；加入TMSB后，缺電子的含硼類化合物會提高正極表面LiF的溶解度，形成的SEI膜較薄，且具有低的阻抗。

2.有機磷類添加劑

根據(jù)前線軌道能量與電化學穩(wěn)定性的關系：分子的HOMO越高，軌道中的電子越不穩(wěn)定，氧化性越好；分子的LUMO越低，越容易得電子，還原性越好。亞磷酸酯化合物的HOMO能量遠高于溶劑分子，表明亞磷酸酯類化合物比溶劑分子具有更高的氧化性，在正極表面能優(yōu)先發(fā)生電化學氧化，形成SEI膜覆蓋在正極表面，從而提高鋰電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

3.碳酸脂類添加劑

含氟烷基(PFA)化合物具有很高的電化學穩(wěn)定性，同時具備疏水性與疏油性的特性，當PFA添加到有機溶劑中，疏溶劑的PFA會凝聚到一起形成膠團。相關研究表明將0.5%的PFO-EC到高壓鋰離子電池電解液中，因為添加劑在循環(huán)過程中形成了雙層的鈍化膜，同時減少電極表面的降解與電解液的氧化分解，從而提高其循環(huán)性能。

4.含硫添加劑

近年來，將有機磺酸酯作為添加劑應用到鋰離子電池中的報道很多。例如PS/DMSM等，此類添加劑使鋰電池在高壓下也能維持較低的電極/電解液界面阻抗，提高電池循環(huán)性能。一些噻吩及其衍生物也被考慮作為高壓鋰離子電池添加劑使用，當加入這些添加劑后，會在正極表面形成聚合物膜，避免了電解液在高壓下的氧化分解。

5.離子液體添加劑

離子液體是一種低溫熔融鹽，因其具備蒸汽壓低、電導率高、不易燃、熱穩(wěn)定及電化學穩(wěn)定性高等優(yōu)點而被廣泛應用到鋰離子電池中。中科院過程所相關研究課題組分別將4種烯烴取代咪唑雙(三氟甲基磺酰)亞胺離子液體添加到了1.2mol/L的LiPF6/EC/EMC電解液中，電池循環(huán)測試結果表明其首次充放電效率明顯提高，尤其添加3%(質量分數(shù))的[AVIm][TFSI]離子液體時，電池的放電容量和循環(huán)性能最好，特定條件下，電解液甚至可耐4.95V高壓。

6.其它添加劑

此外還有有機硅類化合物(正極形成保護膜)、苯的衍生物(提高電解液穩(wěn)定性)、雙馬來酰亞胺(BMI)添加劑(提高電解液穩(wěn)定性)、丁二酸酐添加劑(抑制LMNO自放電)、5-羥基-1H-吲唑(HI)(正極表面形成鈍化膜)等均能在一定程度上提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

隨著數(shù)碼設備及電動汽車等對電池性能要求的提升，提高電池材料的壓實密度、能量密度及工作電壓是提升電池能量密度容量的發(fā)展方向。這其中對電極材料結構的穩(wěn)定性、電極材料與電解液的匹配性及電解液的物理化學性能提出了更高的要求?，F(xiàn)今所報道的高壓添加劑在循環(huán)過程中一般會比溶劑分子優(yōu)先氧化，在正極表面形成鈍化膜，穩(wěn)定電極/電解液界面，最終實現(xiàn)電解液能在高壓下穩(wěn)定存在。相信隨著技術的進步，高電壓電池的使用必將是未來的趨勢。