碳酸亚丙酯（PC）作为锂离子电池电解液溶剂，具有价格低廉、熔点低（-49.2℃）、介电常数高、化学稳定性高、闪点和沸点高、电化学窗口宽等优点. PC基电解液兼具良好的低温和高温性能，有助于提高锂离子电池的低温性能和安全性能。然而，当PC基电解液与具有低成本、高容量、扁平嵌锂平台等优点的商用锂离子电池中广泛使用的石墨负极材料结合使用时，PC分子将嵌入石墨中层与溶剂化的锂离子一起，在其中发生剧烈的还原分解反应，如图1所示，造成石墨片剥落，破坏石墨电极结构。解决这一问题的有效方法是在电解液中加入成膜添加剂，它优先于PC的分解（或比PC更容易分解），在其表面形成一层有效、致密、稳定的SEI膜。石墨负极材料，以防止 PC 和溶剂化锂离子的共嵌入。因此，使用添加剂提高PC基电解液循环稳定性的基本原则是，添加剂必须在锂离子嵌入石墨电极的电位以上分解，并在石墨电极上形成均匀、致密、稳定的SEI膜。石墨表面。这样，当放电电压下降到嵌锂电位时，层状剥离、粉化、

图 1 - 溶剂与溶剂化锂离子一起嵌入石墨层的示意图

丁酸乙烯酯（VB）、己酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、巴豆酸乙烯酯和新戊酸乙烯酯（新戊酸乙烯酯）可用作PC和液体电解质体系的添加剂。在PC基电解液中加入丁酸乙烯酯可以显着抑制电解液在石墨电极上的分解，提高电池的电化学性能。计算表明，VB的最低未占分子轨道（LUMO）能与添加剂的还原电位基本呈线性关系。测试锂离子电池常用的三种石墨碳（天然石墨、MCMB 6-28和MCF）中乙酸乙烯酯、己二酸二乙烯酯和碳酸烯丙基甲基酯作为PC基电解液添加剂的作用，并评价这些溶剂直接双电子还原的可行性，评价这些溶剂直接双电子还原的可行性，未发现Li2CO3与1,4-丁二烯(1,4-丁二烯)(1, 4-丁二烯）是由 VEC 分解产生的。相反，EC或PC的分解需要跨越0.5eV的能垒。VEC还原分解易产生Li2 CO 3，这或许可以解释为什么VEC可以用作锂离子电池的钝化剂。

使用相同体积的氟代碳酸亚乙酯（fluoro-EC）和共溶剂电解液，石墨首次嵌锂过程中电解液分解引起的容量损失降至85mA·h/g。在EC和PC等体积的三元溶剂体系中，氟代碳酸亚乙酯的体积分数可以进一步降低到0.05。使用含有氟代碳酸亚乙酯、PC和EC溶剂的电解液的锂离子电池循环寿命长。200次循环后，电池容量下降到原来的37%，电池电流效率为100%。从而解决了用氯乙烯碳酸酯(chloro-EC)代替氟乙烯碳酸酯时电池电流效率低的问题。

采用湿化学法在石墨化中间相碳微珠（MCMB）上以低覆盖率沉积纳米银颗粒，发现纳米银颗粒的沉积促进了碳电极上稳定的SEI膜的形成使用基于 PC 的电解液。结果，锂离子的嵌入和脱嵌变得可逆。

碳酸亚乙烯酯（VC）可作为高反应性成膜添加剂，最大限度地减少电解液的分解，提高钾离子电池的充放电效率和循环特性。但VC是一种极不稳定的化合物。碳酸乙烯亚乙酯（VEC）的分子结构与VC非常相似，但由于VEC中的双键直接与环外的供电基团CH相连，双键上的电子云密度增加，即有利于稳定双键。VC中的双键直接与环中的吸电子基团OCOO相连，降低了双键上的电子云密度，导致双键极不稳定，容易聚合。

VEC用作溶剂时，介电常数高，沸点和闪点高，有利于提高锂离子电池的安全性。VEC作为PC基电解质成膜添加剂的物理电化学性质、还原分解机理和电化学行为以及在不同石墨形貌和充放电电流密度下的电化学行为进行了详细的实验和理论研究，发现VEC在1.35V开始分解，其产物能在片状石墨上形成一层致密稳定的SEI膜，能有效阻止PC与溶剂化锂离子在石墨层间的共嵌入。VEC具有高氧化电位，与正极材料LiMn相容性好2 O 4。FTIR、XPS和GC-MS研究结果表明，VEC的主要还原产物为醇锂ROLi（R为烷基）、烷基酯锂ROCO2Li、碳酸锂、锂碳化合物和1,3-丁二烯等。根据理论计算，VEC的还原分解产物主要有碳酸锂、LiOCH(CH-CH 2 )CH 2 OCOCH(CH=CH 2 )CH 2 OCO 2 Li、LiO 2 COCH 2 CH(CH=CH 2 )OCO 2 Li, LiO 2 COCH 2 CH(CH=CH 2 ) 和 LiCH(CH=CH 2 )CH 2OCO 2 Li等。

石墨电极在 PC/VEC 电解质中的电化学行为在很大程度上取决于石墨的形貌和充放电电流密度。在低电流密度下，VEC的还原分解产物可以在片状石墨表面形成有效、充分、稳定的SEI膜，但不能在球形石墨MCMB表面形成有效、充分的SEI膜。只有在高电流密度下，VEC的还原分解产物才能在鳞片石墨和球形石墨MCMB表面形成有效、充分的SEI膜。通过简单地控制充电和放电电流密度，可以显着抑制 PC 和溶剂化锂离子向球形 MCMB 中的共嵌入。2 Li，而在高电流密度下还原分解的主要产物是无机Li 2 CO 3。正是这种特定的还原分解产物，决定了不同形貌的石墨材料具有不同的电化学行为。

共嵌入涉及溶剂化离子的插入
（A）石墨结构示意图；(B) 电解质、插层石墨和共插层石墨中的配位结构示意图。

虽然PC具有诸多优点，加入少量合适的成膜添加剂可以解决其与石墨负极材料的相容性问题，但若应用于实际锂离子电池中，仍有许多问题亟待解决。首先是PC的粘度过高，直接导致电解液体系的电导率[(2~6)×10 -3 S /cm]低于目前常用的电解液体系[(10) ~18)×10 -3秒/厘米]。PC基电解液的导电率虽然可以满足普通锂离子电池的要求，但如果用于动力型锂离子电池，其导电率仍然较低；另外，PC基电解液对电极材料的渗透性很差，活性物质的利用率不高。虽然一些低沸点的链状碳酸酯，如DMC、DEC、EMC等可以添加到PC基电解液中以提高体系的低温性能，但提出了两个可能有助于解决这一问题的想法：一是在PC基电解液中加入少量合适的表面活性剂，降低电解液的表面张力，增加电解液与电极表面的浸润程度；二是将PC基电解液配成类似于“啤酒”的体系，在PC基电解液中加入一些气体，要求压力保持在电池可接受的范围内。气体最好选择中性气体，如CO2  （PC能吸收大量CO 2，一般用PC净化CO 2）。该电解液体系可能具有以下优点：①在PC基电解液中加入极少量的CO 2  ，可以显着改善石墨负极材料表面的SEI膜，防止PC与溶剂化锂离子共嵌入到石墨负极材料表面。石墨层；②改善电解液与电极表面的浸润状态；③能抑制产生气体的副反应；④提高锂离子电池的安全性能；⑤可能具有较高的导电率等。