甲基三氟乙基碳酸酯对高电压三元材料的影响

义丽玲，刘 蕊，全家岸，周 立

(广州天赐高新材料股份有限公司，广东 广州 510760 )

高能量密度锂离子电池的开发，不但受电极材料特性的限制，也受电解液体系电化学稳定电位窗口对能量密度的影响。常规碳酸酯溶剂既有以碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)为代表的链状碳酸酯，也有以碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)为代表的环状碳酸酯。这些溶剂在高电压下不稳定，会造成锂离子电池体系性能下降，原因是氧化电位较低，高电压下会发生氧化分解[1-2]。开发高电压电解液，是高电压电极材料大规模应用的关键。

氟代溶剂是目前研究较为深入的一类高安全性锂离子电池电解液用有机溶剂。氟具有很强的电负性和弱极性，氟代溶剂具有凝固点低、闪点高、抗氧化性强、对电极的浸润性好等优点[3]。含氟化学键键能强，通过氟取代活泼元素，能提高溶剂的氧化分解电压，从而提高溶剂的热稳定性和电化学稳定性[4]。目前，有大量将氟代酯类电解液应用于高电压LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2、LiNi0.5Mn1.5O4等材料的报道[5]。L.Xia等[6]利用密度泛函理论(DFT)研究了氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为高电压电解液的氧化分解机理，发现该物质可在镍锰酸锂材料表面形成固体电解质相界面(SEI)膜，抑制电解液的分解。X.Fan等[7]配制了以氟代碳酸乙烯酯(FEC)、3，3，3-三氟碳酸丙烯酯(FPC)和1，1，2，2-四氟-2，2，2-三氟乙基醚(HFE)为溶剂的全氟代电解液1 mol/L LiPF6FEC+FEMC+HFE(质量比2∶6∶2)，能同时在锂负极和正极形成含氟化合物的保护层。氟代物能抑制电解液和电极材料之间的副反应，将电解液的稳定电位窗口扩展到3.5～5.0 V，Li‖LiCoPO4电池在1C倍率下循环1 000次的容量保持率高达93%。……