摘 要：本文结合天津金牛电源材料有限责任公司的工作实践，对比了不同种类、添加量条件下电解质添加剂的加入对新型锂离子电池的影响。结果表明，添加0.7%的四（2，3-环碳酸甘油酯）均苯四甲酸酯对新型锂离子电池的性能有着更好影响。

关键词：锂离子电池;电解液添加剂;均苯四甲酸酯

为了保证新型锂离子电池的使用寿命，在其中加入合适的电解液添加剂是必然选择。对不同添加剂、添加剂使用量对电池性能的影响进行探究具有极高的现实价值，也是电解液添加剂合成与应用中需要重点考量的内容。

1 新型锂离子电池电解液添加剂的概述

锂离子电池电解液依托电解液添加剂的使用，能够针对性的解决当前锂离子电池普遍存在的循环寿命较短和安全隐患等行业共性技术难题。现阶段，常用的新型锂电池电解液添加剂主要有以下几种类型：成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能型添加剂，其使用效果、对新型锂电池性能的影响存在差异，需要结合实际需求完成选择。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

2.1.1 实验仪器

实验中使用的仪器设备主要有：傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪、电池性能测试系统、扫描电子显微镜、电化学工作站等。控制测试频率范围在10kHz-100MHz、振动电压为5mV。

2.1.2 试剂

本次实验中使用的试剂包括纯度为99%的对苯二甲酰氯、一氯代碳酸乙烯酯、1，2，4，5-均苯四甲酰氯、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、纯度为99.999%的氩气、三乙胺在惰性气体、电极级铝箔、电池级球化石墨、体积比为1：1的电解液（1mol/L）、电池级聚偏二氟乙烯、电池级MBMC。

2.2 实验过程

2.2.1 合成对苯二甲酸酯

在0℃且存在氩气保护的条件下，使用无水四氢呋喃作为溶剂促使碳酸甘油酯、对苯二甲酰氯进行反应，控制反应时间持续4h，以此生成对苯二甲酸酯的粗产物;将得到的粗产物放入二氯甲烷溶剂中进行重结晶，获取纯净产物。

2.2.2 合成碳酸亚乙烯酯

将一氯代碳酸乙烯酯与过量的三乙胺在惰性气体的保护下直接进行接触反应，不涉及到其他任何的溶剂。在该制备方法中，三乙胺在反应中有两方面的作用：一是作为脱氯化氢试剂参与消除反应;二是作为脱氯化氢反应的溶剂。用本发明的制备方法制备得到的碳酸亚乙烯酯的收率高达93%，产物易于分离提纯，纯度达到99%以上。

2.2.3 合成均苯四甲酸酯

在0℃且存在氩气保护的条件下，使用无水丙酮作为溶剂促使碳酸甘油酯、1，2，4，5-均苯四甲酰氯进行反应，控制反应时间持续12h，以此生成均苯四甲酸酯的粗产物;将得到的粗产物放入二氯甲烷溶剂中进行重结晶，获取纯净产物。

2.2.4 制备电解液

依托添加剂的溶解度确定在基础电解液体系中的添加剂加入量，调整添加剂加入量的质量分数分别为1%、0.7%以及0.5%。提取一定量的基础电解液以及添加剂加入试剂瓶中充分摇匀，放置备用。在制备电解液中，确保全过程在氩气环境中完成。

2.2.5 组装电池

提取干燥球化石墨、导电石墨、聚偏二氟乙烯放入研钵中，结合适量的分散剂展开研磨，在均匀研磨后获取浆料;在铜箔上均匀涂抹浆料，并在真空、温度为100℃的环境中放置12h，在25℃条件下压实得到极片;将极片裁剪为直径13mm的圆片完成电极的制作，并将锂箔设为对电极;将聚烯烃膜作为隔膜实现电池的制作。全过程均要在手套箱中进行。

3 结果分析

3.1 电解液添加剂浓度对新型锂电池性能的影响

对比对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯以及均苯四甲酸酯在1%、0.7%以及0.5%的加入量条件下新型锂电池的性能，结果显示，这三种电解液添加剂均在添加量为0.7%的条件下显示出更好的电化学性能。

以电解液添加剂均苯四甲酸酯为例进行详细说明，在不同添加量条件下，锂电池性能均有所提升（放电容量增大），对比添加剂加入量为0.5%和0.7%的结果得出，加入量为0.5%的放电容量低于加入量为0.7%时得到的放电容量;当加入量提升至1%时，放电容量明显下降，且容量衰减也相对迅速。也就是说，均苯四甲酸酯的加入量对锂电池的倍率性能有着较大影响，当加入量为0.7%时能够对锂电池产生更好的影响。

3.2 电解液添加剂种类对新型锂电池性能的影响

3.2.1 电解液添加剂种类对新型锂电池循环性能的影响

对于新型锂电池来说，循环性能是其总性能检查的重要指标，与锂电池的使用寿命有着直接的关系。控制电解液添加剂的加入量为0.7%，对比对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯以及均苯四甲酸酯三种添加剂对锂电池循环性能的影响，结果显示：当分别添加对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯以及均苯四甲酸酯时，锂电池的首次放电比容量均有所下降;添加均苯四甲酸酯后的电容量随着锂电池充电次數的增多而趋向平稳;加入对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯后，锂电池的放电容量随着循环次数的变化发生波动。

总体来说，使用四均苯四甲酸酯作为新型锂电池的电解液添加剂，能够增强电池的实际循环寿命（循环性能）。

3.2.2 电解液添加剂种类对新型锂电池循环效率的影响

对比添加对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯以及均苯四甲酸酯三种添加剂和未加入添加剂锂电池恒流充放电循环效率，具体有：在未加入电解液添加剂的条件下，锂电池的初始循环效率为90.9%、第二周循环效率为98.5%;添加双对苯二甲酸酯后，锂电池的初始循环效率为85.5%、第二周循环效率为99.3%;添加碳酸亚乙烯酯后，锂电池的初始循环效率为89.5%、第二周循环效率为98.6%;添加均苯四甲酸酯后，锂电池的初始循环效率为90.7%、第二周循环效率为99.2%。该数据证实了加入电解液添加剂不会对电解液与电极之间的兼容性造成负面影响，且使用均苯四甲酸酯的效果更好。

3.2.3 电解液添加剂种类对新型锂电池倍率性能的影响

对锂电池机进行高倍率的放电，以此测定放电容量能够并完成锂电池倍率性能的确定。实验结果显示，在添加0.7%的均苯四甲酸酯后，得到的放电容量为191.2mA·h/g，比未加入电解液添加剂时获得的放电容量高出31.3mA·h/g;添加对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯后，得到的放电容量始终低于未加入电解液添加剂时获得的放电容量。

为了保证结果的科学性与可靠性，笔者再次使用0.2C倍率下的电流密度展开恒流充放电测试，结果表明，添加对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯后，得到的放电容量衰减速度显著高于未加入电解液添加剂时获得的衰减速度;添加碳酸亚乙烯酯后，放电容量直线下降，并没有对新型锂电池的倍率性能产生积极影响。

3.2.4 电解液添加剂种类对新型锂电池阻抗的影响

控制电解液添加剂的加入量为0.7%，对比对苯二甲酸酯、碳酸亚乙烯酯以及均苯四甲酸酯三种添加剂对锂电池阻抗的影响，结果显示：加入碳酸亚乙烯酯以及均苯四甲酸酯后，锂电池的阻抗并未发生明显变化，相比于未加入电解液添加剂的锂电池极化内电阻增加的更少;加入对苯二甲酸酯后，锂电池的初始电阻增高，并在循环20周后高频区的半圆半径整体增大（相比于循环2周时的高频区半圆半径），意味着锂电池的极化内阻提高。

3.2.5 电解液添加剂种类对新型锂电池电极表面形貌的影响

对循环20周后的石墨电极进行扫描，观察结果表明，未加入添加剂的石墨电极表面光滑，不存在石墨颗粒，但形成的SEI膜欠佳;加入添加剂后，电极表面形成的SEI膜厚度增大，特别是加入碳酸亚乙烯酯、均苯四甲酸酯后能够实现对石墨电极表面形貌的优化。

4 总结

综上所述，对比实验结果表明：当电解液添加剂的加入量为0.7%时能够对锂电池产生更好的影响;使用均苯四甲酸酯作为新型锂电池的电解液添加剂，能够增强电池的实际循环寿命;加入电解液添加劑不会对电解液与电极之间的兼容性造成负面影响;添加均苯四甲酸酯后得到的放电容量更高;加入电解液添加剂有利于锂电池内锂离子的扩散;加入添加剂后电极表面形成的SEI膜厚度增大。

作者简介：

王芳（1986- ），女，汉族，籍贯：天津市，本科，毕业于天津师范大学，现有中级工程师，研究方向：化工。