为啥锂离子电池电解液选择六氟磷酸锂（LiPF）？

2025-07-07 13:30

锂电解码

关注

大家好！我是不言，这是我的第155篇原创文章。

今天来聊一聊锂离子电池的电解液。

一般来说六氟磷酸锂（LiPF）是锂离子电池电解液的主流锂盐。

那为啥锂离子电池电解液普遍选择LiPF？

本文基于电导率、铝箔钝化能力及成本成熟度三重优势，解析其不可替代性，并对比LiFSI等替代锂盐的局限性。

1. 综合电化学性能最优

高离子电导率：LiPF在碳酸酯溶剂中（如EC/DMC）的离子电导率可达10-15 mS/cm（25℃），显著优于LiBF（电导率低）和LiClO（强氧化性风险）等。

宽电化学窗口：在0-4.3 V范围内稳定，满足多数正负极材料（如NCM、石墨）的工作电压需求。

铝集流体钝化：LiPF能在铝箔表面形成稳定的钝化层，防止腐蚀（而LiTFSI/LiFSI会腐蚀铝箔）。

2. 界面成膜特性优异

促进富LiF SEI层：LiPF分解产生的PF和痕量HF可参与形成富含LiF的SEI/CEI膜，增强界面稳定性，抑制枝晶生长。

添加剂兼容性：与VC、FEC等成膜添加剂协同，优化SEI结构。

3. 商业化成本与工艺成熟

成本可控：相比LiFSI（价格高昂）或LiBOB（合成复杂），LiPF的工业化生产成熟且成本较低。

溶剂适配性：易溶于EC/EMC/DEC等碳酸酯混合溶剂，形成低粘度电解液体系。

4. 其他锂盐的局限性

LiBF：低温性能好，但电导率低（<10 mS/cm），且无法有效钝化铝箔。

LiTFSI/LiFSI：虽具高热稳定性和高电导率，但会腐蚀铝集流体（需额外添加剂），且成本高。

LiClO：强氧化性，安全风险高（易燃易爆）。

LiAsF：含剧毒砷，已被淘汰。

5. 改进方向与替代方案

双盐体系：如LiPF+LiFSI，兼顾电导率与铝箔保护。

高浓度电解液：提升LiFSI浓度可抑制铝腐蚀，但粘度增加影响低温性能。

总结

LiPF因其平衡的电导率、界面成膜能力、铝箔兼容性及成本，成为商业化电解液的首选锂盐。其他锂盐因电化学性能缺陷（如LiBF）、安全性风险（LiClO）或成本问题（LiFSI），仅作为补充用于特定场景（如低温、高电压）。未来趋势是开发LiPF基复合盐体系或新型锂盐（如LiODFB）以进一步提升性能。

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

参考资料：

1.金属锂负极骨架结构中的锂沉脱行为研究，张睿

2.锂离子电池低温电解液的挑战及研究进展，崔正元

3.锂离子电池 SEI 膜形成机理及化成工艺影响，杜强

4.无负极锂金属电池的挑战与发展，孙培凇

原文标题 : 为啥锂离子电池电解液选择六氟磷酸锂（LiPF）？