电解池范文

[关键词]锂离子电池电解液量添加剂阻燃防过充高电压电解液

中图分类号：TN611文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）01-0388-01

1.锂离子电池电解液

1.1液体电解液

电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大，它必须是化学稳定性能好尤其是在较高的电位下和较高温度环境中不易发生分解，具有较高的离子导电率，而且对阴阳极材料必须是惰性的、不能侵腐它们。由于锂离子电池充放电电位较高而且阳极材料嵌有化学活性较大的锂，所以电解质必须采用有机化合物而不能含有水。但有机物离子导电率都不好，所以要在有机溶剂中加入可溶解的导电盐以提高离子导电率。

1.2固体电解液

用金属锂直接用作阳极材料具有很高的可逆容量，其理论容量是石墨材料的十几倍，价格也较低，被看作新一代锂离子电池最有吸引力的阳极材料，但会产生枝晶锂。采用固体电解质作为离子的传导可抑制枝晶锂的生长，使得金属锂用作阳极材料成为可能。此外使用固体电解质可避免液态电解液漏液的缺点，还可把电池做成更薄、能量密度更高、体积更小的高能电池。固体聚合物电解质具有良好的柔韧性、成膜性、稳定性、成本低等特点，既可作为正负电极间隔膜用又可作为传递离子的电解质用。

2.电解液量的影响

2.1电解液量对电池容量的影响

容量随着电解液量的增加而增加，容量最好的电池是隔膜刚好浸润。电解液量不够，正极片浸润不充分，隔膜未浸润，导致内阻偏大，容量发挥较低。电解液量的增加有利于充分利用活性物质的容量。由此说明，电池容量与电解液量有较大关系，电池容量随着电解液量的增加而增加，但最后基本趋于恒定。

2.2电解液量对电池循环性能的影响

电解液量较少，导电率降低，循环后内阻增大快，加速电池局部电解液的分解或挥发，是电池循环性能的恶化速度逐渐加快。电解液过多导致电芯的副反应也相对增加，产气量较多，导致电芯的循环性能下降。再者电解液过量也浪费。由此可见电解液量对电池的循环性能影响非常明显，电解液过少或过多，都不利于电池的循环性能。

2.3电解液量对电池安全性能的影响

电池的安全性能好主要是使用过程中不出现鼓壳和爆炸。电池爆炸的其中一个原因就是注液量达不到工艺要求。当电解液量过少时，电池内阻大，发热多。温度升高导致电解液迅速分解产气，隔膜融化，造成电池气胀短路爆炸。而当电解液量过多时，充放电过程产生的气体量大，电池内部压力大，壳体破裂，引起电解液泄露。电解液温度较高时，遇到空气而着火。

3.添加剂的研究

针对电解液存在诸多不安全因素，不仅会影响人们的人身安全，同时也降低了锂离子动力电池的使用寿命，所以电解液中加入添加剂这项研究十分必要。

3.1电解液添加阻燃剂防止燃烧爆炸

阻燃机理源于高分子聚合物的阻燃机理，在不影响电池电化学性能的条件下，阻燃添加剂主要表现在如下几方面：添加剂受热分解，释放出捕获燃烧反应中的・OH（羟基）自由基，使按自由基链式反应进行的燃烧过程终止；加入无闪点或高闪点的阻燃添加剂来替代或部分替代易燃和热稳定性差的有机溶剂，使其本身的闪点提，燃烧性降低；添加剂吸热分解，利用热分解时生成的不燃性气体的气化热来降低电解液的温度，使其温度减慢上升。现在常用的阻燃剂是复合阻燃添加剂。

3.2复合阻燃添加剂

在现代阻燃技术中，阻燃剂的复合技术是极其重要的发展方向。复合阻燃体系顾名思义，具有两种以上的阻燃元素，兼有不同种类阻燃剂的特性。几种阻燃元素的协同作用即可降低添加剂用量，又可提高阻燃效率，复合协同作用为电解液阻燃技术的深入研究开辟了广阔的前景。目前，用于锂离子电池电解液中复合阻燃添加剂主要是磷-氟类化合物，特别是氟代磷酸酯类化合物，此类化合物具有P和F两种阻燃元素，可以协同作用。

4.电解液加入添加剂，防止过度充电

过充电保护添加剂应该具有的特点：在有机电解液中具有良好的溶解性和足够快的扩散速度，能在大电流范围内提供保护作用；在电池使用温度范围内具有良好的稳定性；有合适的氧化电势，其值在电池的充电截止电压和电解液氧化的电势之间；氧化产物在还原过程中没有其他副反应，以免添加剂在过充过程中被消耗；添加剂对电池的性能没有副作用？。电解液防止过度充电通常有两种添加剂：电聚合添加剂和氧化还原电对添加剂。

电聚合添加剂的加入，使电池自动放电至安全状态，防止了电池的爆炸，同时该种添加剂聚合时产生大量气体，导致电池膨胀比较严重，所以电解液不宜加入；氧化还原电对添加剂对锂离子电池有很好的过充电保护作用。

5.电解液加入添加剂，可以增强耐高压

目前，常规碳酸酯溶剂体系碳酸丙烯酯，碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯，碳酸二甲酯和碳酸甲基乙基酯组成的电解液基本能够满足高电压材料的充放电测试需要，但是锂盐浓度的增加会降低电解液的热稳定性。

5.1氟代溶剂

由于氟原子具有强电负性和弱极性，致使氟代溶剂具有较高的电化学稳定性。目前氟代溶剂大多作为共溶剂或添加剂用在锂离子电池液态电解液中。通过研究一系列部分被氟取代或完全被氟取代的有机碳酸酯溶剂，证实了普通有机溶剂在引入氟元素之后，其物理性质发生了很大的变化，如溶剂的凝固点降低、抗氧化的稳定性提高、有利于在碳负极表面形成固体电解质界面膜。

5.2腈类溶剂

一般含腈基的有机溶剂的反应产物是羧化物、醛或相应的有机胺，因此腈基溶剂在使用过程中是安全的，不用担心因剧毒的CN-离子的出现而影响使用。其中GLN和AND在众多二腈基溶剂中表现出最佳的热稳定性、低粘度和高介电常数等优点。但是，腈类溶剂与锂离子电池的石墨或金属锂等低电位负极相容性较差，极易在负极表面发生聚合反应，聚合产物会阻止？Li+的脱嵌添加适量的EC或LiBOB可以改善此类溶剂与低电位负极的相容性。室温下AND或GLN与共溶剂EC组成的电解液具有较高的离子电导率和较低的粘度，完全满足锂离子电池的充放电需求且使用后电池循环性能较好。

6.添加剂展望

随着近年来锂离子电池工业的迅速发展，新型添加剂的研究与开发已经成为锂离子电池研究中一个活跃的领域，同时，还有一些添加剂如防止过充电添加剂、控制电解液中水和HF的添加剂。添加剂用于锂离子电池的研究目标是进一步提高电池的整体电化学性能，实现锂离子电池的跨越式发展和市场创新，拓宽锂离子电池的应用范围。

电解池范文篇2

关键词：固体聚合物电解质；质子交换膜；水电解池；燃料电池

中图分类号：TM911.4文献标识码：A文章编号：16749944（2013）04031003

1引言

质子交换膜（ProtonExchangeMembrane，PEM）燃料电池的发展历史可以追溯到20世纪60年代初美国通用电器（GE）公司为美国航空航天管理局（NASA）研制的空间电源[1]，虽然最终用于Apollo登月飞行的电源并不是PEM燃料电池而是碱性燃料电池（AFC）[2]。固体聚合物电解质（SolidPolymerElectrolyte，SPE）水电解技术是在PEM燃料电池研制的基础上发展起来的，也是由GE公司于20世纪60年代所开创[3，4]。在20世纪80年代末期之前，人们在燃料电池领域的研究热点主要集中在磷酸燃料电池和碱性燃料电池上，而此时PEM燃料电池的发展比较缓慢，相比之下SPE水电解技术发展得要成熟一些，从而为PEM燃料电池的发展打下坚实的基础；到了20世纪80年代末期特别是在20世纪90年代，由于以军事应用为目的的研制与开发，使得PEM燃料电池技术取得了长足的发展，反过来也极大地促进了SPE水电解技术的进步[5]。

2SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料

电池的共同特点SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料电池在电池组成和结构上几乎完全相同。以单电池（电解池）来讲，都是由双极板、扩散层、催化剂层以及固体聚合物电解质膜（质子交换膜）等部件构成，如图1所示；其电池（或电解池）堆结构也都采用多个单电池串联的压滤式结构，如图2。此外，两者还有许多共同点，比如电解质都是导电的固体聚合物（如Nafion膜）而非电解质溶液、其核心部件都是膜电极（膜和电极的结合体）、膜电极的制备工艺也大致相同、电极上发生的都是电化学反应等。

1.带有流道的双极板；2.密封垫片；3.扩散层；

4.催化剂层；5.固体聚合物电解质膜（质子交换膜）

图1SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料电池组成

示意1.端板；2.电池（电解池）组；3.螺母；4.螺栓；5.垫片

图2SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料电池

堆结构示意3SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料

电池的差异虽然SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料电池在诸多方面有着共同特点，但二者毕竟是具有不同用途的装置，因此在电化学反应、材料使用以及其他方面也有一些不同之处，现简述如下。

3.1电化学反应

在SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料电池中，发生的是互为可逆的电化学反应过程，前者使用电能将H2O电化学分解为H2和O2[6，7]，后者是将H2和O2的化学能转变为电能同时生成H2O[8，9]。

3.2双极板材料

在双极板的选材上，PEM燃料电池可以选用石墨板或者石墨树脂复合板[10]，但是SPE水电解池却不可以使用石墨这种含碳材料，因为在较高的阳极电位和氧气氛围下，碳材料会分解变成二氧化碳而逐渐消耗。目前，SPE水电解池多选用金属钛作为双极板材料[11]。

3.3扩散层材料

目前，PEM燃料电池主要选用碳纸或碳布作为扩散层[12]。但是，SPE水电解池的阳极扩散层也不可以使用这两种碳材料，理由同上；阴极扩散层由于不存在被氧化的问题，因此可以使用碳纸和碳布这两种材料。SPE水电解池阳极扩散层一般采用钛网[13]或者多孔钛板[14]。

3.4氧电极催化剂

在氧电极催化剂的选用上，一方面由于上述氧化分解的问题，SPE水电解氧电极催化剂不可以使用碳载的催化剂，如Pt/C或PtRu/C等；另一方面虽然对于PEM燃料电池来说Pt或者PtRu是比较好的催化剂，但是对于SPE水电解来说并不是好的析氧催化剂，因为在较高的阳极电位下，Ru容易被腐蚀，Pt也会由于表面生成高阻抗的氧化物而活性降低[15]。目前，SPE水电解一般使用Ir[16]或者IrO2[17]作为析氧催化剂。

2013年4月绿色科技第4期

卫国强，等：SPE水电解池与H2/O2型PEM燃料电池比较工程技术

3.5膜电极制备及亲水性

在膜电极组件的制备工艺中，PEM燃料电池的膜电极可以先把催化剂涂敷到作为扩散层的碳纸或碳布上，然后再和质子交换膜热压到一起形成五合一膜电极[1]。但是，由于碳纸或碳布不可以用作SPE水电解的阳极扩散层，因此SPE水电解的膜电极一般都是把催化剂通过喷涂、化学镀或者转拓的方式和膜结合在一起形成三合一的膜电极[5]。扩散层（钛网或多孔钛板）通常不和膜电极热压在一起，只是在装配电解池时通过机械作用和膜电极进行电接触。

在SPE水电解中，膜电极就是浸泡在水中工作的，水需要到达催化剂层才能被分解，而且固体聚合物电解质膜需要吸收水以求保持含水量，因此SPE水电解中的膜电极一般使用亲水性膜电极[5]。相反，在PEM燃料电池中由于要及时排出生成的水以防止电极被淹没，因此在膜电极的制备过程中要添加一些疏水性材料如PTFE以使电极具有一定的疏水性[1]。

3.6加湿系统

由于PEM燃料电池所用的质子交换膜需要一定的含水量才可以传导质子，而且一般来说含水量越高质子传导性越好，因此在PEM燃料电池工作时必须保持一定的湿度条件。为了使燃料电池堆（组）内部保持满意的湿度环境，通常要对供给的氢气和氧气进行加湿，因此PEM燃料电池堆（组）一般都配有加湿系统[18]，这就增加了PEM燃料电池系统的体积和重量，从而降低了系统的能量密度。与之相反，由于SPE水电解反应物就是纯水，固体聚合物电解质膜一直是浸泡在水中工作的，根本不需要加湿系统即可保持饱和湿度，因此SPE水电解系统可以省去加湿装置，从而使系统变得简单[5]。

3.7冷却系统

由于要及时排出燃料电池工作时产生的热量，调节燃料电池堆（组）的温度，PEM燃料电池系统通常要安装冷却装置。冷却系统一般包括水泵、热交换器组成的主回路和由去离子装置组成的辅助回路[19]。在SPE水电解系统中，水既是反应剂又是冷却剂，因此可以省去附加的冷却系统，减小了装置的体积和重量[20]。

3.8商业化障碍

在商业化的问题上，PEM燃料电池除了要解决成本高的问题外，面临的另一个重要难题就是怎样解决氢燃料的储存、运输问题以及加氢站等基础设施的建设问题[21]；而对于SPE水电解来说，不但要解决材料成本高的问题，而且由于操作过程中电费占设备运行费用很大比例，因此如何获得廉价的电能也是SPE水电解大规模商业化必须克服的难题之一[22]。

4结语

通过比较可以看出，SPE水电解池和H2/O2型PEM燃料电池有着诸多的共同特点，同时也存在许多不同之处。然而，两者之间的相同和相似之处也许更值得关注。因为，在SPE水电解池和H2/O2型PEM燃料电池的发展过程中，相关研究工作总是相互促进，相辅相成的。因此，从事SPE水电解研究的科技工作者必须同时关注PEM燃料电池的发展，尤其要关注PEM燃料电池在质子交换膜、电催化剂和膜电极研究方面的进展，反之亦然。随着研究工作的进展，相信SPE水电解池和H2/O2型PEM燃料电池这两种产品会尽早实现商业化。参考文献：

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电解池范文

关键词：磷酸铁锂电池；电解液；溶剂；低温

1.前言

1.1磷酸铁锂简介

磷酸铁锂是1998年由goodenough发明，经过科研人员的不懈努力，特别是最近几年的发展，合成该材料的技术成熟度已经大大提高，科研人员通过碳包覆和材料改性方面的试验研究成功改善了它的导电性，使其能够应用于动力电池中。该材料由于成本低，安全性好，技术较为成熟而得到了广泛的应用。

1.2新能源汽车对电池低温的要求

新能源汽车对锂离子电池的电化学性能（例如充放电效率、倍率性能、安全性能等）提出了更严格的要求，同时要求新型的锂离子电池相对传统锂离子电池要有更宽的温度使用范围；在低温性能方面，传统锂离子电池已不能满足动力电池的使用要求。

1.3匹配体系

针对市场上比较主流的正负极材料进行有针对性的开发，正极为深圳德方纳米磷酸铁锂（型号DY-2），负极为杉杉科技的人造石墨（型号CAG-3），该两款型号的材料有利于发挥电解液的低温性能且比较稳定。

2.试验

2.1电解质盐的选择

对于不同的锂盐，电导率排序为LiAsF6>LiPF6>LiC104>LiBF1；但LiAsF6毒性比较大，一般都不采用此种锂盐。现阶段市场上普遍使用的锂盐是LiPF6，此种锂盐技术成熟，使用量大，价格也随着国内产量的释放而逐步下降。本次开发的动力电池电解液主盐还是选用LiPF6。

锂盐的浓度对电解液的电导率影响很大，电解液的电导率与锂盐浓度成正比，与溶剂的黏度成反比。锂盐浓度较低时，溶剂化锂离子对锂盐浓度起主要作用，电导率随着里盐浓度的增加而上升；锂盐浓度较高时，随着锂盐浓度的增加，电解液黏度变成主要影响因素，黏度增加导致Li+迁移速度降低，使电解液电导率下降。所以，电解液的电导率随着锂盐浓度的增大会出现一个极大值。

根据研究，采用六氟磷酸锂盐的电解液一般以1mol/L的锂盐浓度为宜，此时，电解液的常温电导率最大。为了试验锂盐浓度对电解液性能的影响，我们配置了两种锂盐浓度的电解液，①lmol/LLiPF6；②1.2mol/LLiPG6；溶剂组分和配比相同，皆为EC/DMC/EMC=1：1：1（质量比）。下表是两种电解液在不同温度下的电导率测试结果。

从测试结果可以看出，②号电解液的电导率低于①号电解液。我们制作了10Ah磷酸铁锂电池测试了电池的常温和低温放电性能，结果见表2：

从测试结果可以看出，②号电解液的低温放电性能不如①号电解液，但常温大倍率放电能力好于①号电解液。根据测试结果可以分析，当需要常温大倍率放电是，应该提高电解质盐的浓度，低温小倍率放电时，稍低浓度的电解质盐放电性能更好。鉴于我们对低温性能的需求，我们将电解质盐浓度定为1mol/L。

2.2溶剂组分研究

2.2.1不同溶剂体系电导率试验

现阶段电解液溶剂主要由碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）等有机溶剂组成，这些有机溶剂形成的溶液对锂盐有较好的溶解性，在常温下电导率能满足锂电池的使用要求。但在低温下，使用该种体系的电解液电导率会急剧下降，在某些情况下甚至会凝固分层形成胶体，这些现象的出现会导致电池无法进行充放电，严重影响电池的使用。基于现在面临的问题，我们对电解液的组分进行了重新的设计。

EC与负极材料的相容性好，成膜效果好且介电常数高，作为基础溶剂能与其他溶剂互溶，EC在现有的电解液体系中不可或缺。DMC的加入可以提高电解液的电导率，EMC的黏度较低，且与负极材料匹配性较好，加入EMC可以在一定程度上改善电解液的低温性能。

为此，我们通过对溶剂的筛选和研究，寻找具有比现有溶剂的熔点更低并且具有良好正负极兼容性和电化学稳定性的有机溶剂。从下表中的电导率数据可看出，两元溶剂的组分含DMC溶剂的电导率较高，但DMC加入量过多易导致电池胀气，并且电池循环性能不好。所以现阶段电解液的组分一般是以EC/DMC/MC为基础，我们测试了不同配方电解液在常温下和低温下的电导率（单位为mS/cm），结果如下表3：

碳酸丙烯酯（PC）的熔点较低（-49℃），液相范围宽，是一种比较好的低温共溶剂。由于在充放电过程中PC容易嵌入层状石墨导致其剥离，所以以前电解液中不常使用，现在由于负极改性和包覆技术的发展，人造石墨类负极可以和少量PC兼容，所以PC已经可应用于电解液中。从上表中电导率数据可看出，PC的加入可以提高电解液的低温电导率，并且随着PC比例的提高，电解液的电导率也有所提高。DMC的加入可以提高电解液的常温电导率，但在PC存在的条件下，溶剂中DMC比例的增加对低温电导率没有改善作用。

从表3可以得出，配方EC/DMC/EMC2：3：5（w/w）比配方EC/DMC/EMC1：1：1（w/w）具有更好的低温电导率。配方中加入PC可以提高电解液的低温电导率，并且Pc含量增大，低温电导率也相对提高。

我们筛选出了一些电化学稳定性较好的直链有机溶剂，这类溶剂能与环状碳酸酯类溶剂互溶，两者配合使用可降低体系的黏度。通过对比最终发现羧酸酯类有机溶剂具有很低的熔c和比较宽的液相范围，黏度较低，具有应用于低温电解液溶剂的潜力。下表4是低温电解液可选溶剂的理化参数。

为了研究羧酸酯类溶剂的加入对电解液电导率的影响，我们采用了基础配方EC/DMC/EMC2：3：5w/w，后面简称为Base。在基础配方上分别添加乙酸乙酯（EA）、丙酸乙酯（EP）、丁酸乙酯（EB）形成体积百分含量分别为20%或30%的配方，测量常温和低温下的电导率（单位为mS/cm），结果如下：

从表5可看出，羧酸酯类溶剂的少量加入会稍稍降低电解液的常温电导率，但却可以提高电解液在低温下的电导率。其中，加入EA含量为20%（v%）的电解液相比加入其它羧酸酯类溶剂的电液具有最高的常温和低温电导率。

2.2.2黏度和冰点测试

本次试验黏度测试采用武汉松涛分析仪器有限公司的ST265-2F运动黏度测定器进行，测试时样品恒温至15℃。冰点测试采用武汉松涛分析仪器有限公司的ST0090-2l动机冷却液冰点测定器进行，测定时对样品不断搅拌以使样品降温度均匀。

2.2.2.1试验方法

黏度试验根据标准GB/T265-88，选择适合的毛细管，计算测试样品依靠自身重力从上刻度线下落到下刻度线标识所耗费的时间，时间精确到毫秒，把时间换算成秒，然后乘以毛细管的系数，就得到了运动黏度数据，单位是mm2/s。

冰点测试是在玻璃管中加入固定体积（液面加至刻度线上）的待测液体并不断搅拌，玻璃管放人低温液浴中，同时制冷机制冷不断降低玻璃管中液体的温度，待管中液体凝固结晶时的温度即为冰点。

2.2.2.2测试现场照片

2.2.2.3试验结果及分析

本次试验一共准备了不同溶剂不同配方的六个电解液溶剂，电解液样品。通过测试，我们得到了不同电解液的黏度和冰点数据。样品情况和测试结果见下表6。

为了降低电解液的冰点和黏度，提高低温电导率，我们向电解液体系中引入了一些低温溶剂。低温溶剂的性质见表7：

从实验结果可以看出，在不加电解质盐的情况下，随着低熔点溶剂（2#EMC、3#EA）的加入，电解液溶剂体系的冰点随之降低。多元组分的溶剂体系中组分越多，越利有于降低电解液溶剂体系的冰点。在溶剂体系中熔点低的溶剂降低冰点的效果要好于熔点高的溶剂。不加电解质盐的情况下，溶剂中高熔点的组分会优先结晶析出，出现分层结晶现象（见图3）。加了电解质盐后，电解液体系会有一个共熔点（数值等于冰点），即完全融化的最高温度，电解液会在某一温度全部凝固（见图4图5）。

从黏度测试结果可以得到，低黏度组分的加入可以降低电解液体系的黏度，并且黏度会随着低黏度组分的增多而进一步降低，这也有利于低温下电解液低温放电性能的提升。

从测试可以得到，我们在EC/DMC的基础上，引入EMC/PC/EA等溶剂后，电解液的冰点和黏度都有所降低，5#配方的冰点较6#常规电解液配方降低了11.4℃，黏度降低了0.158。新型低温溶剂的引入起到了良好的效果。

2.3低温添加剂

2.3.1添加剂选择

在低温下，电池材料内部的离子传输速率会降低，同时在电极材料界面，特别是电解液一负极材料界面问的阻抗会增大。这是由于低温下SEI膜阻抗会增大，普通电解液形成的SEI膜较厚，对低温下电池的放电性能有不良影响。

卤代溶剂由于卤素原子的强吸电子效应，能够增大溶剂的还原电位。在卤代溶剂结构上引入F原子，分子内的氢键增多，能降低溶剂的熔点，使溶剂体系具有较宽的液相范围。所以氟代采用碳酸乙烯（FEC）会有效降低电解液在负极初次嵌锂的分解，减少分解反应中消耗的Li，进而提高充电效率。我们决定把FEC加入电解液，评价FEC在负极的成膜状况和对电池低温阻抗的影响。

在基础配方Base的基础上分别加入FEC，形成FEc含量（v%）为1%、2%、3%的电解液。本试验采用CAG-3负极制作扣式半电池对比测试不同添加剂比例方案的电化学性能。扣电制作流程如下：负极称料-混料-涂布-烘干-裁片-压片-称重-扣电装配。

2.3.2扣式电池试验结果及分析

对不同FEC含量的电解液进行了电化学阻抗测试（EIS）。从图6可看出，含FEC1%的电解液不管在常温和低温下都有最低的阻抗，含FEC3%的电解液阻抗急剧增大，含FEC2%的电解液阻抗增大明显，但增大的程度小于FEC3%的电液。

采用电化学工作站软件生成模拟电路图，模拟构成扣式半电池电阻的各部分阻抗值大小，得到了电池内欧姆阻抗（Rs）和（Rsei）膜阻抗的数值。

阻抗模拟结果得到的数值和EIS测试结果一致，当FEC含量为1%时，电池内部的欧姆阻抗和SEI膜阻抗最小。

从图8可以看出，含FECl%的电液充放电效率最高，首次充放电效率能达到87%，这进一步证明了FEC成膜性能的优异性。

2.4配方定型

综合以上试验结果，我们得到了以EC/DMC/EMC2：3：5fw/w）为基础配方，加入Pc的量一般控制在5%（v%），以避免PC含量过大分解后对石墨类负极的剥离作用。此外根据前期的研究结果，添加剂碳酸亚乙烯酯（VC）和亚硫酸乙烯酯（Es）能够在负极表面形成稳定的SEI膜，降低电解液溶剂的分解例。VC的加入量以2%（体积比）为宜。最终设计形成的配方为LPF1M/LEC/DMC/EMC2：3：5（w/w）PC5%（v%）EA20%（v%）FECl%（v%）VC2%（v%），下面简称为DFCV-D1。

2.5扣式电池试验

分别采用基础配方电解液和DFCV-D1电解液装配负极半电池。负极半电池经过15次充放电循环后，我们对其进行电化学阻抗测试。其从图9可以看到，经过循环后，此时EIS测试图出现两个半圆，其中前一个为SEI膜形成产生的锂离子传导阻抗。测试结果表明，采用DFCV-D1电解液的电池循环后的阻抗大大减小（蓝色部分），电解液在CAG-3负极上的成膜性得到很大改善。

从充放电的测试结果来看，采用DFCV-D1配方电液的电池放电容量提高了11mAh/g，首次效率提高了11%。

针对自主合成的低温电解液DFCV-D1和CAG-3负极的匹配性进行了测试，SEI膜成膜明显，半电池阻抗测试明显降低。低温放电测试表明，低温放电容量高于常规配方电液，且低厝萘勘3致侍岣5%。

2.6低温性能试验

用CAG-3负极制备扣式电池，分别采用DFCV-D1电解液和基础配方电解液。常温充满电的情况下，以0.5C放电测试放电比容量。然后充满电，再在低温（-20℃）条件下以0.5C的电流进行放电测试，测试低温放电比容量。放电比容量测试结果见图7，结果表明采用DFCV-D1电液的电池低温放电比容量最高，可达常温放电容量的77%。

2.7全电池试验

采用DFCV-D1电解液，制作10Ah磷酸铁锂电池单体评价电解液的性能。

从图11中的常温倍率性能测试结果可以看到，DFCV-D1能够进行40C大倍率放电，放电保持率能达到64%，能够满足启动电源大倍率要求。

图9是采用DFCV-D1电液的电池在低温下的放电性能曲线图，测试时在常温充满电后，在零下20度条件下静置20h，然后0.3C和5.5C倍率放电。结果显示放电容量保持率71%，5.5C放电容量保持率53.5%，而TC-8053电液5.5C倍率放电容量保持率为51.4%，低温大倍率放电性能优于市场上的TC-8053低温电解液。

从上表中的2c充5c放电可看到循环500次容量保持率能达到89%，表明电解液能够适应长期大倍率工作。

3.结果与讨论

针对DY-2磷酸铁锂正极材料，匹配CAG-3人造石墨负极，成功开发了一种低温电解液。电导率测试表明，加入碳酸丙烯酯（Pc）和羧酸酯溶剂后电解液的低温电导率得到了提高，-20%时电导率可达4.02mS/cm；