锂离子电池电解液添加剂综述-​Additives for Insertion/deinsertion-type Anod

 锂离子电池电解液主要有锂盐、溶剂、和添加剂三个部分组成，本篇文章的主要介绍几种电解液添加剂，希望可以在实际应用有一定帮助，电解液的添加剂就像炒菜要用到的调料一样，用量少，但是能起到很关键的作用。电芯用途或材料体系不同添加剂的配方也就不同。

    本片文章主要以英文文献为基础，文献下方做中文总结的方式呈现。

 

解读：一款好的电解液应该具有宽的电化学稳定窗口，否则电解液会在循环过程中发生反应。下图为不同阴极材料的电位与容量图：

电解液添加剂for石墨类负极：

解读：VC & FEC是石墨类电解液最成功的成膜添加剂，VC-碳酸乙烯脂，FEC-氟代碳酸乙烯酯，化学结构式如下：

解读：VC可以在负极成膜，但是同时也会影响电池的内阻，且负极内阻大小与VC添加的浓度成正比，正极内阻随VC浓度增加，先减小再增加。

解读：高电压体系（LiNi0.5Mn1.5O4 (4.4V的无钴材料) ）会使VC在正极氧化，实验数据表明VC控制一定的浓度范围（实验室数据为0.09% wt%）可以使VC只负极还原，不在正极氧化，VC在正极氧化与负极还原是竞争关系。

 

解读：溶剂PC有很多优点，但是问题在于会与Li离子嵌入石墨层中，破坏负极材料的结构稳定性，ES等添加剂可以在PC嵌入石墨层之前发生成膜反应，阻止PC嵌入，ES化学结构式：

ES和VC添加剂有协同作用（相互支持），文献数据EC和PC按一定比例添加，成膜反应更容易。

 

三元材料高温循环过程存在Mn离子溶出的问题，锰离子由阴极溶出后来到阳极，嵌入SEI膜中，导致锂离子不能顺利嵌入石墨层中，DPDS添加剂可以有效控制锰离子溶出的问题，DPDS的氧化还原产物在CEI中可以有效控制锰离子溶出，在SEI中可以控制锰离子的嵌入，DPDS添加剂的化学方程式：

电解液添加剂for_锂金属负极：

 

解读：电解液添加剂VC、FEC、ES在石墨负极和硅基负极中均有很好的作用，但是在锂金属负极中只有FEC起了很好的作用，VC与ES形成的SEI膜不是很均匀且很薄。