1,2-碳酸亚乙烯酯(VC)对聚合物锂离子电池产气的影响-1

（ＥＣ）、碳酸丙烯酯（ＰＣ）、二乙基碳酸酯（ＤＥＣ）、二甲基碳酸酯（ＤＭＣ）。

溶剂均采用精馏结合分子筛吸附的方法提纯至纯度（质量分数）＞－９９．９５％（气相色谱仪为ＧＣ－１４Ｃ，日本岛津）。

电解液的配制及电池的装配均在充满高纯氩气的手套箱中进行【畎Ｈ２０）＜Ｉ１０－６】，ＬｉＰＦ６浓度为１ｍｏＦＬ。

电解液中水和酸（Ｉ－ＩＦ）含量均低于２０ｘ１０－６，分别用ＫａｒｌＦｉｓｈｅｒ水分测定仪ＫＦ８３１和ＫａｒｌＦｉｓｈｅｒ电位滴定仪７９８ＧＰＴＴｉｔｒｉｎｏ（瑞士万通）测定。

１．２电池性能测试电池电化学性能测试用ＣＲ２０３２扣式半电池，以ＭＣＭＢ电极片为正极，金属锂片作为负极，电解液为不含与含（质量分数）２％ＶＣ的ｌｍｏｉ／ＬＬｉＰＦｃ，／（ＥＣ：ＰＣ：ＤＥＣ：ＤＭＣ）＝（３：１：４：２１。

组装成半电池后，在室温下用Ｌａｎｄ多通道充放电测试系统在０．０１～２．０Ｖ电压区间进行恒电流充放电实验。

金属锂片作为对电极和参比电极，ＭＣＭＢ电极为工作电极，在多通道测试系统（ＳｏｌａｒｔｒｏｎＡｎａｌｙｔｉｃａｌ１４８０Ｍｕｌｔｉｓｔａｔ，英国）上对电池进行循环伏安测试，扫描速率为０．２ｍＶ／ｓ。

１．３表面性质分析用ＪＳＭ．６５１０（ＪＥＯＬ）扫描电镜观察石墨电极表面的形貌，加速电压为１５ｋＶ。

用ＡＴＲ－ＩＲＮｉｃｏｌｅｔｉＳｌ０（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈ．ｅｒ）傅里叶变换红外光谱研究电极表面的ＳＥＩ膜成分，扫描范围６８０～２０００ｃｍ—ｉ。

２结果与讨论２．１石墨电极的循环伏安行为图ｌ为石墨电极在不含ＶＣ（ａ）与含ＶＣ添加剂（ｂ）的电解液体系中的前三次循环伏安图。

从图ｌ（ａ）可以看出，石墨电极在不含ＶＣ电解液的循环伏安图谱中具有以下特征：（１）在第一次负向扫描过程中，在电极电位为１．５Ｖ左右出现一个还原峰，对应于电极表面吸附的溶剂分子的还原，在１．１３Ｖ左右出现一个还原峰，对应于电解液本体中溶剂组分的还原分解，并形成同体电解质相界面膜（ＳＥＩ）；随着电位的不断降低，电解液的阴极电流逐渐增大，对应于锂离子向石墨电极嵌入，生成锂碳嵌合物的量不断增加；（２）正向扫描时，在０．４５Ｖ左右出现一个氧化峰，对应于锂碳嵌合物发生阳极氧化，锂离子从石墨电极中脱出。

碳酸亚乙烯酯合成研究进展
吴常周;吴忆彤;王锦峣;刘晓玲;崇明本;程党国;陈丰秋
【期刊名称】《化学反应工程与工艺》
【年(卷),期】2024(40)1
【摘要】碳酸亚乙烯酯(VC)作为一种重要的锂电池电解液添加剂,可以改善电池的高低温性能、降低电池的内阻、改善电池的循环性能等,其合成工艺一直是众多学
者关注的焦点。

本文着重对VC的合成路线和合成工艺进行综述,包括传统的两步
法合成路线,即碳酸乙烯酯(EC)经过氯取代反应生成氯代碳酸乙烯酯(CEC),再经脱氯反应得到VC,以及由EC直接一步脱氢法合成VC的路线。

同时,对目前VC的合成工艺进行了归纳总结,分类讨论了不同方法的特点,并对未来的发展趋势进行了展望。

传统的两步法路线尽管存在环境和安全问题,但仍然是目前工业化合成VC的主要
方法,而一步法合成路线仍需要对催化剂的开发、反应过程和机理等进行深入研究。

【总页数】10页(P87-96)
【作者】吴常周;吴忆彤;王锦峣;刘晓玲;崇明本;程党国;陈丰秋
【作者单位】浙江大学工程师学院;浙江大学衢州研究院;杭摩新材料集团股份有限
公司;浙江大学化学工程与生物工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O623.662
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碳酸亚乙烯酯对锰酸锂电池寿命的改善及消耗研究吴宁宁;徐华;雷向利;王建平【摘要】This paper studyed of the VC content effects on battery＇s cycling performance under high temperature and its consumption procedure, result is that batteries perform the best 60℃ cycling performance when VC con- tents is 3wt%. EIS shows that the resistance of the anode＇s solid electrolyte interface（SEI）accrescents as the VC content increases and rises to the top when it reaches 3 %. It also discoveries that VC will always be used up after certain cycle number no matter how much VC electrolyte contents. This indicates that VC has effect on the repair of SEI in former time not latter one. But the life cycle curve does not appear sudden drop, it indicates that the effects VC made on battery mainly forms before the forming process, once the SEI has formed, VC will do little benefit.%研究了不同碳酸亚乙烯酯（VC）含量对锰酸锂体系动力电池的高温寿命的影响以及VC 在电池循环中的消耗行为,结果表明,VC含量为3%（质量分数）时电池60℃的高温循环性能最佳,电化学交流阻抗（EIS）分析结果表明,随着VC含量的增大,负极SEI阻抗增大,直至含量为3%时达到最大值;还发现5Ah动力电池在60℃循环过程中,随着VC含量的不同,电池在循环一定次数之后,电解液中的VC都会消耗完,说明VC主要参与首次充放电过程中的固体电解质膜（SEI）形成,并在循环的前期参与部分SEI膜的修复,由于VC完全消耗之后电池的寿命曲线并未出现突降,说明VC 是否存在对电池后期寿命影响较小。

锂离子电池产生烷烃类气体锂离子电池产生烷烃类气体的情况已经引起了广泛的关注。

这些烷烃类气体主要是由于电池在充放电过程中的化学反应产生的副产物。

虽然这些气体不会对电池的性能造成直接影响，但它们可能会对电池的安全性产生潜在风险。

我们有必要深入了解这一现象，并采取相应的措施来降低风险。

为了更好地理解锂离子电池产生烷烃类气体的原因，我们首先需要了解锂离子电池的工作原理。

锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间的迁移来储存和释放电能的装置。

在电池的充电过程中，锂离子从正极材料（例如正极氧化物）释放出来，通过电解质（通常是有机溶液）传导到负极材料（例如石墨）。

而在放电过程中，则是相反的过程，锂离子从负极材料移动到正极材料。

这种锂离子的迁移是通过氧化还原反应进行的。

然而，锂离子电池的充放电过程并不是完全理想的，在一些情况下，会出现一些副反应。

其中一个副反应就是烷烃类气体的产生。

在电池的充电过程中，正极材料上的氧气会和电解质中的溶剂（通常是有机溶剂）发生反应，产生烷烃类气体。

这些烷烃类气体主要包括甲烷、乙烷等，它们具有高热值和易燃的特性。

当电池受到外界的剧烈振动、高温或其他异常情况时，这些气体有可能引发爆炸或火灾。

为了防止锂离子电池产生烷烃类气体引发的潜在安全问题，我们可以考虑以下几个方面的措施。

在电池的设计和制造过程中，可以选择更加稳定的正极材料和电解质，以降低烷烃类气体的产生。

在电池的使用过程中，应注意避免过度充放电和过高的温度。

过度充放电和高温都会增加烷烃类气体的生成概率，因此需要避免这些情况的发生。

对于大型锂离子电池（例如电动汽车电池），还可以考虑密封和隔离措施，以防止气体扩散和聚集导致的安全问题。

在个人观点和理解方面，我认为锂离子电池产生烷烃类气体的问题并不是无解的。

随着科技的不断进步和人们对电池安全性的重视，我们有理由相信，未来的锂离子电池将会更加安全可靠。

通过改良电池材料和结构设计，以及优化电池的使用和管理方式，我们可以进一步降低锂离子电池产生烷烃类气体的风险，使其成为一种更加环保和可持续的能源储存技术。

锂离子电池电解液中锂盐与电池性能的关系魏琳（枣庄职业学院，山东枣庄277800）摘要：目前锂离子电池（LIBs）具有较高的能量密度，可以在电动汽车（EV）中长距离使用，但充电时间太长。

除了改变电极和电池结构外，电解液的组成也会影响锂离子电池的快速充电能力。

锂离子电池中使用的电解质通常包括溶解在溶剂混合物中的锂盐溶液，盐浓度、溶剂比和电解质添加剂的变化很小。

溶剂和锂盐组分的混合物决定了电解质和电极/电解质界面层中的离子迁移动力学。

介绍了锂离子电池电解液中锂盐对电池性能的影响，综述了当前关于锂离子电池电解液中锂盐的研究现状。

关键词：锂离子电池电解液电池性能锂盐中图分类号：TM911.4文献标识码：A文章编号：1004-7050（2022）07-0080-03引言自最初开发以来，锂离子电池（LIBs ）在效率和能量密度方面有了显著提高，使其成为纯电动汽车（EV ）生产中汽车行业的首选[1]。

然而，电动汽车的充电时间仍然是其主要限制。

目前用于电动汽车的锂离子电池主要包括石墨阳极、锂过渡金属氧化物阴极和LiPF 6碳酸盐基电解质。

然而，这种结构的锂离子电池无法在不影响其性能和寿命的情况下快速充电。

在许多情况下，快速充电会导致石墨阳极、锂镀层和阴极层状阴极材料的结构退化。

碳酸盐溶剂与镀锂金属在热力学上不稳定，活性氧中间体由高电荷状态下降解的阴极材料产生[2-3]。

电解液与电镀锂的寄生反应和氧气的释放不仅会导致电解液溶剂被消耗，而且会导致可回收的锂离子被耗尽。

快速充电还促进了石墨阳极上电解质溶剂的电化学还原。

此外，这些反应中产生的固体和气体副产物会增加电池阻抗和体积膨胀，从而降低电池的库仑效率，加速电池性能的退化。

因此，迫切需要开发先进的电解质，以缓解与锂离子电池快速充电相关的问题。

本文综述了锂离子电池电解液中锂盐与电池性能的关系以及研究现状，重点讨论了液体和固体电解质中的锂盐对锂离子电池快速充电等性能的影响。

碳酸亚乙烯酯在电解液中的作用
碳酸亚乙烯酯（VC）是一种重要的有机化合物，常被用作锂离子电池电解液的添加剂。

它在电解液中主要有以下几个作用：
1. 提高电解液的稳定性：VC 具有良好的电化学稳定性和热稳定性，能够提高电解液的稳定性，减少电解液的分解和挥发，从而延长电池的使用寿命。

2. 改善电池的循环性能：VC 可以在电极表面形成一层稳定的SEI 膜，减少电极表面的副反应，提高电池的循环性能。

3. 提高电池的容量和能量密度：VC 可以提高电解液的电导率，从而提高电池的容量和能量密度。

4. 提高电池的安全性：VC 可以抑制电解液的分解和挥发，减少电解液的泄漏和燃烧，从而提高电池的安全性。

总之，碳酸亚乙烯酯在电解液中具有重要的作用，它可以提高电解液的稳定性、改善电池的循环性能、提高电池的容量和能量密度以及提高电池的安全性。

锂离子电池电解液分解产气机理详细解读锂离子电池高电压的特性赋予了其无与伦比的高比能量的特性，但是也导致了常规的碳酸酯类电解液分解的问题，我们以常规的EC溶剂为例，其在负极表面会发生还原分解，产生C2H4气体，电解液中残余的H2O则会在充电的过程中发生分解，产生H2，电解液的分解会导致锂离子电池在循环过程中产气，产气不仅会导致锂离子电池发生鼓胀和变形，还会导致锂离子电池极片之间贴合不紧，引起锂离子电池性能的衰降。

锂离子电池内部复杂的成分也导致了其产气的反应机理比较复杂，法国庇卡底大学的GregoryGachot（第一作者）和StephaneLaruelle（通讯作者）等人对于对常规的EC/DMC/LiPF6电解液的分解产气机理进行了详细的研究。

实验中采用的电解液溶剂为EC和DMC（体积比为50:50），溶质则为1M LiPF6。

实验中的电池为扣式电池，正极为不锈钢表面的一层氧化铬，负极则为金属锂，中间采用玻璃隔膜进行隔离。

上述的电池在55℃，0.02-3V之间进行循环，直到电池总的充电容量达到115mAh，然后对电池进行解剖，将隔膜取出放入到密封的加热炉中将其加热气化，在去除其中的HF等腐蚀性的气体后，然后送入的气相色谱仪中进行分析。

从下图的分析结果可以看到DMC溶剂的特征峰出现在31.70min，这要比采用直接用的液相的方法出现的更晚一些，这就为保持时间短于DMC的成分提供了更好的分辨率。

从上面的分析可以看出高温气化的方法能够为电解液和气体成分提供更好的分辨率，因此作者接着对电解液不同组分LiPF6, EC-DMC, DMC/LiPF6, EC/LiPF6和EC-DMC/LiPF6 (LP30)的气化效果和产物进行了分析（结果如下图所示），从下图a可以看到LiPF6在加热的过程中没有出现明显的分解产物，这主要是因为高温下LiPF6分解产生的LiF、PF5产物，以及在微量水存在是分解产生的POF3和HF等含有F元素的成分在经过净化后被除去，以防止其对设备的腐蚀。