氟代碳酸乙烯酯对锂电池的影响碳酸酯的化学特性及其在锂电池电解液中的应用

导读在锂离子电池电解液中，碳酸酯是非常常见的溶剂，从碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）到碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸甲乙酯，我们都非常熟....

在锂离子电池电解液中，碳酸酯是非常常见的溶剂，从碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）到碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸甲乙酯，我们都非常熟悉了，连不那么常用的碳酸二丙酯(DPC)，碳酸二苯酯(DPhC)，碳酸二丁酯(DBC)，碳酸丁烯酯(BC)等，也有人研究过。

但实际上，虽然它们的英文都是同一个carbonate，碳酸酯在化学行业的名气，远不如碳酸盐那么出名。在中学化学中我们就学过：碳酸钙（石灰石），碳酸钠（苏打），碳酸氢铵（一种肥料），碳酸氢钠（小苏打）等碳酸盐，但一直到研究生毕业我在化学系呆了９年，都没有接触过碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯这些有机碳酸酯，所以第一次接触电解液的成分时，还很奇怪怎么会使用这么罕见的有机化合物来作为溶剂呢。

其实，碳酸酯并没有那么罕见，主要还是本人孤陋寡闻,学习生涯中没有使用过这些化合物--隔行如隔山，即使同是化学这个大学科的不同分支,有时专业的差异性也象是隔了座山一样。

碳酸酯并非很常见的溶剂，远不如酮类/醇类/羧酸酯类那么出名，因此，一般的化学辞典或有机化学教材上，对碳酸酯的介绍资料都是比较粗略的。有些资料也不太准确，比如当年DEC的凝固点被错误的记载为-43℃，实际上应该是-73℃左右，这个错误在锂电电解液研究的过程中，被人们发现才纠正过来。

环状碳酸酯

据我所知，国内的工业上应用，比较早的是碳酸丙烯酯，碳酸二甲酯和碳酸二乙酯。碳酸丙烯酯因为溶解能力强、液态范围宽、稳定性好，在电化学研究中很早就得到了重视和应用，早期的锂一次电池中，就使用碳酸丙烯酯与醚类溶剂搭配，如PC DME，或PC DME DOL，或PC DME THF等。在一些电化学的非水体系中，也常常用到PC做为溶剂。工业上，碳酸丙烯酯又被简称为“碳丙”，是一种比较常用的溶剂。由于PC的优点和易于获取， 锂离子电池的电解液研究，早期离不开PC这个溶剂。

PC是一种优点很明显的溶剂,化学稳定性比较高,精馏时也不容易分解. 它的沸点242℃,熔点-48.8℃, 液态范围高达290℃, 这是非常大的一个优点.无论冷热都能使用,对于溶剂来讲是非常难得的. 另外,PC的溶解性非常好, 能够溶解的物质多, 具有很好的通用性.同时PC还无毒,价格低廉,等等.集很多优点于一身. PC还有一个很有意思的特点,它对CO2的溶解能力很强, 在25℃ 2.8个大气压下 每升PC中可以溶解8.5升标准压力下的CO2,而且在压力上升时溶解度还迅速提高. 因此工业上用它来吸收混合气中的二氧化碳. 以前我就见过一个技术方案,在软包电池的制作过程中用二氧化碳作为保护气,电解液中含有PC时,注液之后二氧化碳被PC溶解吸收,软包电池的内部压力下降,铝塑膜就紧紧的贴在电池卷芯上了.这个构思就是充分利用了PC对二氧化碳的溶解能力强的特点.

PC的缺点也不少,其中之一就是粘度相对于其它溶剂而言比较高,比如