Page 210 - 化工工艺理论及技术

Chemical Process Theory and Technology
化工工艺理论及技术

类、碳酸酯类和砜基化合物等，另外，将少量的锂盐或者溶剂作为添加剂也会取
得明显的效果。
亚硫酸酯类可以形成稳定的 SEI 膜，并且导锂性能良好，因此，提出了将有

机亚硫酸酯作为锂离子电池电解液添加剂以此来提升低温性能和高压稳定性。其
中，亚硫酸二甲酯（DMS）和亚硫酸二乙酯（DES）在低温电解液中得到了研究。
将 LiTFSI 溶解于 DMS 与 DES 中来进行低温性能的研究。研究表明，DES 可以
有效抑制 ROSO2Li 还原为 Li 2 SO 3 。在 -20℃下，对硅 / 石墨负极进行电化学性能

测试，基于 EC/DMS/DEN/10%FEC 电解液的硅 / 石墨负极表现出优异的循环性。
应用广泛的碳酸酯类添加剂有碳酸亚乙烯酯（VC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）。
VC 为不饱和添加剂，其作用机理是能够优先于 EC 电解液得到电子形成化合物
覆盖在碳负极表面，保护电极材料，提高电池容量。FEC 同样是优先于溶剂分子

得到电子形成 SEI 膜。研究发现，使用 FEC 作为溶剂主要成分的高氟含量电解液，
低温性能要优于使用 EC 作为溶剂主要成分的电解液。将高浓度的锂盐 LiFSI 或
LiBETI 分别溶解在 FEC 与甲基三氟乙基碳酸酯或 DEC 的混合物中，然后将浓
缩的电解液进一步稀释到惰性氟化溶剂中，发现电解液能够在 -95~70℃的温度范

围内使 Li||NCA 电池稳定循环，具有优异的低温性能。
也可以将低熔点的溶剂和高介电常数的溶剂混合在一起作为复合添加剂。
例如，将丙烯酸丁酯（BA）以及碳酸亚乙酯（EC）复合在一起，以此改善电解
液的溶解度、电导率和熔点，从而提高低温下电池的容量和电压平台。研究中以

DMC/EMC（3/5）为基础溶剂，配置了 5 种电解液，对分别使用几种电解液的
Li||NCM811 电池进行电化学测试发现，使用 0.3mol/LLiBF4-16%BA-10%EC 电解
液的电池的放电能力在梯度温度下均高于不加混合添加剂的电池。

二、水系电池低温电解液的设计策略

基于安全性的考虑，研究人员在十年前开始着眼于开发水系电解液。而在热
力学的层面，纯水在 0℃时冻结，因此含水电解液经常被认为在水的冰点以下不
能工作。在这种情况下，了解水基电解质的工作温度范围非常重要。在水中使用

浓盐水或饱和盐溶液，可以将其凝固点降低到热力学值以下。
研究了一种由水和 1，3- 二氧戊环（DOL）组成的不可燃混合电解质，其电
化学窗口为 4.7V，可在低至 -50℃的温度下快速离子传输。DOL 的存在减少了阳

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