電解質(zhì)通過促進(jìn)離子在充電時(shí)從陰極到陽極的移動以及在放電時(shí)反向的移動，充當(dāng)使電池導(dǎo)電的催化劑。離子是失去或獲得電子的帶電原子，電池的電解質(zhì)由液體，膠凝和干燥形式的可溶性鹽，酸或其他堿組成。電解質(zhì)也來自聚合物，如固態(tài)電池，固態(tài)陶瓷和熔融鹽（如鈉硫電池）中使用的聚合物。

鉛酸電池

鉛酸電池使用硫酸作為電解質(zhì)。充電時(shí)，隨著正極板上形成氧化鉛（PbO2），酸變得更稠密，然后在完全放電時(shí)變成幾乎水。鉛酸電池有溢流和密封形式，也稱為閥控鉛酸（VRLA）或免維護(hù)。

硫酸是無色的，略帶黃綠色，可溶于水，并且具有很高的腐蝕性。陽極腐蝕或進(jìn)入電池組的水可能會生銹，從而導(dǎo)致顏色偏黃。

鉛酸電池具有不同的比重（SG）。深循環(huán)電池使用SG高達(dá)1.330的致密電解質(zhì)來實(shí)現(xiàn)高比能量，入門電池的平均SG約為1.265，而固定電池的SG較低，約為1.225，以緩和腐蝕并延長使用壽命。

硫酸具有廣泛的應(yīng)用范圍，并且在排水管清潔劑和各種清潔劑中也能找到。它還在礦物加工、礦物加工、肥料制造、煉油、廢水處理和化學(xué)合成中提供服務(wù)。

鎳鎘（NiCd）電池

鎳鎘電池的電解質(zhì)是一種堿性電解質(zhì)（氫氧化鉀）。大多數(shù)鎳鎘電池是圓柱形的，其中幾層正負(fù)極材料被卷成一個果凍卷。水浸式鎳鎘電池被用作商業(yè)飛機(jī)的船用電池，以及在需要頻繁循環(huán)的冷熱氣候條件下運(yùn)行的UPS系統(tǒng)。鎳鎘的價(jià)格比鉛酸貴，但壽命更長。

鎳氫電池（NiMH）

鎳氫使用與鎳鎘相同或相似的電解質(zhì)，通常是氫氧化鉀。鎳氫電極是獨(dú)特的，由鎳、鈷、錳、鋁和稀土金屬組成，這些金屬也用于鋰離子。鎳氫只有密封版本。

氫氧化鉀是一種無機(jī)化合物，通式為KOH，俗稱苛性鉀。電解質(zhì)是無色的，在工業(yè)上有很多應(yīng)用，如大多數(shù)軟皂和液體皂的成分。

鋰離子（Li-ion）電池

鋰離子電池使用液體、凝膠或干燥的聚合物電解質(zhì)。液體形式是易燃的有機(jī)形式，而不是水性形式，是鋰鹽與類似于碳酸亞乙酯的有機(jī)溶劑形成的溶液。將溶液與各種碳酸鹽混合可提供更高的電導(dǎo)率并擴(kuò)大溫度范圍。可以添加其他鹽以減少放氣并改善高溫循環(huán)。

帶有膠凝電解質(zhì)的鋰離子接受許多添加劑以增加電導(dǎo)率，鋰聚合物電池也是如此。真正的干聚合物僅在高溫下才具有導(dǎo)電性，該電池已不再用于商業(yè)用途。還添加了添加劑以達(dá)到長壽和獨(dú)特的特性。配方是分類的，每個制造商都有自己的秘密配方。

電解質(zhì)應(yīng)該穩(wěn)定，但是鋰離子卻不是這種情況。鈍化膜在陽極上形成，稱為固體電解質(zhì)界面（SEI）。該層將陽極與陰極分隔開，但允許離子像隔板一樣通過。本質(zhì)上，必須形成SEI層才能使電池正常工作。薄膜可穩(wěn)定系統(tǒng)并延長鋰離子電池的使用壽命，但這會導(dǎo)致容量降低。電解質(zhì)氧化也會發(fā)生在陰極上，從而永久降低容量。

為了防止薄膜變得過于局限，在SEI層形成過程中消耗的電解液中混合了添加劑。在進(jìn)行檢測評估時(shí)，很難甚至不可能追蹤到它們的存在。這使得專有添加劑無論是其成分還是使用量都是商業(yè)機(jī)密。

一個著名的添加劑是碳酸乙烯酯（VC）。這種化學(xué)物質(zhì)可以提高鋰離子的循環(huán)壽命，特別是在較高的溫度下，并隨著使用和老化保持較低的內(nèi)阻。VC還能在陽極上保持穩(wěn)定的SEI膜，電解液氧化對陰極沒有不良副作用（Aurbach等）。據(jù)說，學(xué)術(shù)界和研究界對添加劑的認(rèn)識和選擇都落后于電池制造商，因此大有秘訣。

對于大多數(shù)商用鋰離子電池，SEI層會在75–90°C（167–194°F）的電池溫度下分解。電池的類型和充電狀態(tài)（SoC）會影響高溫下的擊穿。如果未正確冷卻，則可能會發(fā)生自熱行為，從而導(dǎo)致熱失控。在18650個電池上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測試表明，這種熱事件可能需要兩天的時(shí)間才能形成。

鋰離子電解質(zhì)的可燃性是進(jìn)一步關(guān)注的問題，并且已經(jīng)進(jìn)行了通過添加劑或開發(fā)非有機(jī)離子液體來生產(chǎn)不燃或可燃性降低的電解質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，還進(jìn)行了在低溫下操作鋰離子電池的研究。

審核編輯 黃宇