Page 207 - 化工工艺理论及技术

第七章 锂离子电池安全技术研究进展

丙酯（PA）、乙酸甲酯（MA）等羧酸溶剂的熔点和黏度比 EC、DEC、DMC 等
碳酸溶剂的熔点和黏度都要低。因此，可以通过添加低熔点的羧酸酯类溶剂来降
低电解液的熔点。通过在常规的电解液中添加不同性质的溶剂，可以改善电解液

的不同性能。通过实验，探讨了不同溶剂及配比对电解液低温特性的影响。采用
EC/DMC/MA(30/70-x/x 即 30/70、30/60/10、30/50/20、30/40/30) 电解质溶液，考
察了其对电解液性能的影响。EC/DMC/MA（30/40/30）电导率是最高的，添加
乙酸甲酯（MA）能有效地改善电解质的导电性能，并使其黏度减小。在倍率试

验中，发现无 MA 的电解液在 1.5C、2C 时，容量比有 MA 的电解液要低。
碳酸丙烯酯（PC）的熔点低（液程温度为 -49~242℃）、溶剂化能力强，
是电解液的首选溶剂。PC 的熔点和黏度优于 EC，添加少量 PC 后能够显著降低
电解液的结晶温度，并提高低温电导率。同时比较了含有不同比例的 EC、PC

和 EMC 且具有恒定盐浓度（1.0mol/LLiPF 6 和 0.05mol/LCsPF 6 ）的电解液的热
性能和离子电导率。研究表明，性能最优的为 EC/PC/EMC（1 ∶ 1 ∶ 8）电解
液，添加 PC 后明显降低了热力学液相线温度和动力学凝固点，分别为 -58.4℃
和 -67.2℃。
此外，在低于 -20℃的温度下，EC 含量越低电导率越高。在 -40℃下，1 ∶ 1 ∶ 8

比例的电解液电导率高达 1mS/cm。这种三元混合电解液具有优异的低温性能，
在 -40℃和 0.2C 放电倍率下可以实现＞ 65% 的正常放电容量。

2. 醚类溶剂
对比传统酯类溶剂，醚类溶剂与金属锂负极具有更好的兼容性，并且醚具备
更低的凝固点和黏度，因而在低温锂金属电池领域备受关注。然而，醚类电解液
的短板也很显著：常规浓度（约 1mol/L）的醚类稀溶液的氧化稳定性差，在 4.0V
以上即发生氧化分解，与当前主流的 LiCoO 2 、NCM 三元正极材料不匹配，这极

大降低了正极的容量发挥和循环寿命。因此，开发高电压醚类电解液一直是低温
锂金属电池设计的难点。
为了克服这些缺点，提出了在高浓度电解液（LHCE）中引入惰性溶剂 ( 非
极性溶剂 ) 来配制局部高浓度电解液的想法。LHCE 体系中采用的非极性溶剂黏

度较低，从而可以降低整体电解液的黏度。将 2，2，2- 三氟乙醚 (BTFE) 加入
到含有 1，2- 二甲氧基乙烷（DME）与 LiFSI 的电解液中，形成局部高浓度电
解液（局部浓度为 DME/LiFSI 比，但相对 BTFE 和 DME 的总体积比仍为 1mol/

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