Page 209 - 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

EC-EMC 的电池在不到 20 个循环中开始衰减。这种理想的溶剂 - 共溶剂结合对
宽温度高能锂金属电池具有很好的应用前景。

4. 新型溶剂
目前的电解质溶液中，存在固态电解质界面层 SEI，其阻抗大，使电池的低
温性能下降。结果表明，在石墨表面上形成的 SEI 对其低温特性的影响较大。基
于此，引入异唑(IZ)作为新型共溶剂，以改善锂/石墨半电池的低温性能。与1.2mol/
LLiPF6EC/EMC(STD) 电解液相比，含 FEC 或 EC 的 IZ 基电解液的低温性能有

所改善。特别是 1mol/LLiDFOB-FEC/IZ 电解液，在 -10℃具有出色的循环性能。
对循环前后的石墨表面进行分析表明，STD 电解液中石墨表面成分在循环过程中
发生明显变化，形成了较厚的 SEI 膜。而 IZ 基电解液中 LiDFOB 的还原产物草
酸盐的存在提高了 SEI 的稳定性和低温循环性能。IZ 共溶剂的使用为提高锂 / 石

墨半电池低温性能提供了新的思路。
5. 溶剂化结构
经研究发现，改变电解液的成分也会改变锂离子的溶剂化结构，从而影响去
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溶剂化过程。越来越多的研究人员意识到 Li 溶剂化结构和去溶剂化过程会影响
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电池的性能。优化阳离子溶剂化结构可以改变 Li 的溶剂化能力，促进 Li 的插层
或沉积，从而改善其反应动力学，在低温下实现良好的倍率性能。人们普遍认为
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锂离子电池不能在高速率或零下温度下充电的原因是当溶剂化的 Li 试图进入阳
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极的石墨烯结构时，其溶剂化必须被剥离，Li 嵌入石墨烯结构过程中的这种高
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能过渡态是由两个子过程的复合效应造成的，即 Li 溶剂化的破裂和 Li+ 在石墨
烯中的扩散。基于此，开发了一种仅由氟苯（FB）、PC 和锂盐构成的 PC 基电解液，
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通过非溶剂化相互作用来调节 Li -PC 相互作用的强度，使其在较宽的温度范围
内实现锂离子电池的循环，在宽温范围内表现出了比较优异的放电能力，证实了
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Li 去溶剂化是控制低温下电池性能的决定性因素。
（三）添加剂
添加剂可以显著改善电池性能，其主要特点有：用量小，改善效果好；稳定
性好，在室温和高温环境下存储不分解；和溶剂兼容，相溶性好；成本低廉，环

境友好。经研究发现，在电解液中广泛应用的成膜添加剂，可以影响电极 - 电解
质的界面（即 SEI 和 CEI），有助于形成具有高离子导电性的 SEI，也可以抑制
有害的 SEI 增长。目前在锂电池中应用最广泛的低温功能性添加剂有：亚硫酸酯

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