添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响
锂离子电池电解液添加剂含氟类草酸磷酸锂的合成与应用
锂离子电池电解液添加剂含氟类草酸磷酸锂的合成与应用作者：高学友刘成刘强杨文峰来源：《新材料产业》 2018年第12期高学友刘成刘强杨文峰1. 湛江市金灿灿科技有限公司2. 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司作为锂离子电池电解液添加剂使用的含氟类草酸磷酸锂盐主要有 2种，分别是二氟双草酸磷酸锂（LiDFBP）和四氟草酸磷酸锂（LiFOP）。
这是2种新型功能锂盐，作为锂离子电池电解液的新型添加剂，它们具有对正负极双重修饰作用，在氟代碳酸乙烯酯（FEC）等添加剂的辅助下，在改善富锂锰基为正极和硅碳为负极的全电池电化学性能方面效果显著。
本文主要针对含氟类草酸磷酸锂进行分析。
一、LiDFBP 的合成概述作为锂离子电池电解液中一种新型功能锂盐的LiDFBP，分子式为LiF 2 (C 2 O 4 ) 2 ，有关其合成方法的已公布专利不是很多，通常以六氟磷酸锂（LiPF 6 ）和草酸为原料在非水溶剂中合成。
此方法还存在一些问题，如：难于用结晶法析出的方式来提纯LiDFBP，反应副产物多，最终产物纯度不高等缺陷。
申请号为 200980145463.4的公布专利对LiDFBP的合成方法如下：在非水溶剂中，按最佳比例混合LiPF 6 、草酸（C 2 H 2 O 4 ），严格控制LiPF 6 和C 2 H 2 O 4 的摩尔比例范围，以及LiPF 6 和四氯化硅（SiCl 4 ）的摩尔比范围，使反应后氯化合物和游离酸的含量最少；反应在35 ～45℃温度下进行，反应副产物、杂质通过减压过滤除去，反应过程如式（1）所示：LiPF 6 +C 2 H 2 O 4 +SiCl 4 →LiDFBP+SiF 4 +HCl （1）二、LiDFBP 对锂离子电池性能的提升LiDFBP是一种新型功能型锂盐添加剂，国内鲜有报道，而韩国蔚山国家科学技术研究所（UNIST）对LiDFBP有着较早较深入的研究。
通过在OLO/Li半电池对比实验的电化学阻抗谱图（图1）可以看出，添加了1%的LiDFBP能显著降低界面电阻（由19.5Ω降到14.8Ω），说明由LiDFBP形成的固体电解质界面膜（SEI膜）具有更低的电阻。
锂离子电池电解液含氟添加剂研究进展
锂离子电池电解液含氟添加剂研究进展摘要：锂离子电池因其电压高、能量密度大、循环性能好的优点已广泛应用于各类电子产品、交通工具、航空航天等领域。
综述了电解液在锂电池中的工作原理以及电解液含氟添加剂的研究进展。
将锂电池电解液含氟添加剂为氟代碳酸酯、氟代苯类、氟代磷腈衍生物等，并总结了它们各自作为添加剂的功能。
对锂离子电池电解液中含氟添加剂的未来方向做了展望。
关键词：锂离子电池；电解液；含氟添加剂；研发方向；电解液是锂离子电池的重要组成部分，其作用是在电池正负极之间传输电荷，对电池的比容量、工作温度范围、循环效率、安全性能和生产成本等都至关重要[1] 。
锂离子电解液包含溶剂、添加剂、电解质盐。
在电解液中加入少量非储能物质，可以有效改善电池的某些性能，如电解液的电导率、电池的容量、循环效率、循环寿命、可逆容量和安全性能等，这些物质被称为添加剂。
根据其作用机理，可将添加剂分为电解质相界面膜(SEI 膜)成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充电保护添加剂、改善电解液热稳定性添加剂等。
近年来，由于氟材料具有良好的性能而被广泛应用于太阳电池、锂离子电池、燃料电池、风能、核能等新能源领域，特别是在锂离子电池领域，由于氟元素具有强烈的吸电子效应，有利于提高溶剂分子在碳负极表面的还原电位，优化固体电解质界面膜，改善电解液与活性材料间的相容性，进而稳定电极的电化学性能。
同时，有机氟系化合物都是闪点很高或无闪点的有机溶剂，将这些有机氟系化合物添加到电解液中，可燃性降低，极大地提高了电解液的热稳定性和锂电池的安全性，因此有机氟系化合物被作为各种电解液添加剂添加到锂电池中。
本文主要介绍了几种氟系化合物作为新型添加剂在锂离子电池电解液中的作用和电池性能研究，并对锂电池电解液未来的趋势做了简要总结。
1 氟代碳酸乙烯酯氟代碳酸乙烯酯(FEC)是锂电池电解液中一种重要的添加剂。
因其分子比碳酸乙烯酯( EC) 多含有 C—F 键，因而具有较好的电负性和吸电子能力，可以在较低的还原电位下还原，使负极表面形成良好的SEI 膜( Solid Electrolyte Interface) [2]。
锂离子电池有机电解液添加剂的性能及分解机理研究
厦门大学硕士学位论文锂离子电池有机电解液添加剂的性能及分解机理研究姓名：许杰申请学位级别：硕士专业：无机化学指导教师：王周成20081201摘要近年来，锂离子电池用有机电解液添加剂受到了人们极大关注，它具有用量少、几乎不增加电池成本但却能显著提高电池多方面性能的优良特点。
例如，抑制电解液的分解和改善电池的循环性能、高／低温性能、安全性能等。
添加剂从作用功能上可分为ＳＥＩ膜优化剂、过充电保护添加剂、阻燃添加剂、提高电解液电导率的添加剂和控制电解液中水和酸含量的添加剂等。
本文综述了锂离子电池及所用主要材料的研究进展，并以ＥＣ基电解液为基础电解液，在其中添加了一种ＳＥＩ膜优化剂氟代碳酸乙烯酯（ＦＥＣ），比较了添加剂添加前后对电池性能的影响并对ＦＥＣ的作用机理进行了研究讨论。
本文首先利用量子化学原理通过Ｇａｕｓｓｉａｎ０３软件计算比较了所用基础电解液溶剂和添加剂的前线轨道能量；然后通过电池的充放电测试、电化学分析技术测试了添加剂对电池的比容量、循环性能、倍率性能和阻抗等的影响；最后，通过扫描电子显微技术（ＳＥＭ）表征了添加ＦＥＣ前后石墨化中间相碳微球（ＭＣＭＢ）表面的ＳＥＩ膜形貌，并采用Ｘ．射线能量散射分析仪（ＥＤＳ）、傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）、Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）等表面分析技术对在负极表面形成的ＳＥＩ膜的成分进行了分析，并根据实验结果对ＦＥＣ的分解机理进行了讨论。
主要研究结果如下：（１）通过理论计算，比较得到添加剂ＦＥＣ的最低未占分子轨道（ＬｏｗｅｓｔＵｎｏｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｂｉｔａｌ，ＬＵＭＯ）能量比所用基础电解液溶剂ＥＣ、ＤＭＣ、ＥＭＣ的都低，从理论上表明ＦＥＣ可在较溶剂更高的电位发生还原分解；（２）通过ＭＣＭＢ／Ｌｉ电池的充放电测试，表明了添加剂ＦＥＣ的添加改善了负极／电解液界面的性能，并且提高了电池的负极材料ＭＣＭＢ的比容量、循环性能、倍率性能等，确定了ＦＥＣ的最佳添加浓度为２％（体积比）。
中国氟代碳酸乙烯酯FEC行业市场策略
中国氟代碳酸乙烯酯FEC行业市场策略简介氟代碳酸乙烯酯（Fluoroethylene carbonate，简称FEC）是一种广泛应用于锂离子电池电解液中的添加剂。
作为一种功能性溶剂，FEC能够提高电池的性能和稳定性，延长电池的寿命。
本文将探讨FEC在市场上的策略，包括市场定位、竞争分析和市场推广方法等。
市场定位目标市场氟代碳酸乙烯酯主要应用于锂离子电池行业，因此，我们的目标市场是锂离子电池生产商和电池材料供应商。
这些公司通常会批量购买FEC作为电解液的添加剂。
市场需求随着电动车、移动设备等电池驱动的产品的普及，对高性能电池的需求不断增长。
锂离子电池作为目前最常用的电池技术，对电解液的要求也越来越高。
FEC作为一种改善电池性能的添加剂，能够满足市场需求。
竞争分析在FEC市场上，存在着多家竞争对手。
主要竞争对手包括公司A、公司B和公司C。
这些竞争对手在市场份额、产品质量和价格上存在差异。
公司A公司A是一家领先的锂离子电池电解液添加剂供应商。
他们的FEC产品质量稳定，市场份额较大。
但是，他们的价格相对较高，因此我们可以通过提供更具竞争力的价格来争夺他们的市场份额。
公司B公司B是一家新兴的竞争对手。
他们在产品质量上尚未达到行业领先水平，但他们以低廉的价格吸引了一部分市场份额。
我们可以通过提供优质的产品和增加市场宣传来与他们竞争。
公司C公司C是一家小型公司，市场份额较小。
他们在产品质量和价格上与公司A和公司B存在差距。
我们可以通过与公司C合作，共同开发市场，提高市场份额。
市场推广方法产品品质为了与竞争对手区分开来，我们将一直以来注重产品质量。
我们将确保FEC的纯度和稳定性高于行业标准，以满足客户对高质量产品的需求。
价格竞争力我们将采取适当的定价策略，以提供具有竞争力的价格。
与公司A和公司B相比，我们的FEC产品将定价更为合理，以吸引更多客户。
市场宣传我们将通过多种渠道进行市场宣传。
包括参加行业展览、发布产品文献、与合作伙伴合作进行市场推广等。
添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响
[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2009,25(2)：201-206February Received:September 10,2008;Revised:October 21,2008;Published on Web:December 1,2008.*Corresponding author.Email:zcwang@;Tel:+86592-2180738.国家基础研究重大项目计划(2007CB209702)资助鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响许杰姚万浩姚宜稳王周成*杨勇(厦门大学化学化工学院,福建厦门361005)摘要：在1mol ·L -1LiPF 6/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(EC 、DMC 、EMC 体积比为1∶1∶1)电解液中加入体积比为2%的添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC),用循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法,研究了FEC 对锂离子电池性能及石墨化中间相碳微球(MCMB)电极/电解液界面性质的影响.结果表明,体积比2%FEC 的添加可以抑制部分电解液溶剂的分解,在MCMB 电极表面形成一层性能优良的固体电解液相界面(SEI)膜,降低了电池的阻抗,明显提高了电池的比容量和循环稳定性.关键词：添加剂;氟代碳酸乙烯酯;锂离子电池;循环伏安;能量散射光谱;电化学阻抗谱中图分类号：O646Effect of Fluoroethylene Carbonate Additive on the Performance ofLithium Ion BatteryXU JieYAO Wan -HaoYAO Yi -WenWANG Zhou -Cheng *YANG Yong(College of Chemistry and Chemical Engineering,Xiamen University,Xiamen361005,Fujian Provine,P.R.China )Abstract ：Fluoroethylene carbonate (FEC)with a volume ratio of 2%was added to the electrolyte containing 1mol ·L -1LiPF 6in ethylene carbonate (EC),dimethyl carbonate (DMC),and methyl ethyl carbonate (EMC)(1∶1∶1by volume).The effects of FEC on lithium ion battery performance and on the mesocarbon microbead (MCMB)electrode/electrolyte interphase were studied by cyclic voltammetry (CV),scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive spectroscopy (EDS)and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).The results indicated that the application of a 2%(volume ratio)of FEC suppressed electrolyte decomposition and caused the formation of an excellent solid electrolyte interphase (SEI)film on the MCMB electrode.The battery resistance decreased while the specific capacity and cyclic stability of the battery increased.Key Words ：Additive;Fluoroethylene carbonate;Lithium ion battery;Cyclic voltammetry;Energydispersive spectroscopy;Electrochemical impedance spectroscopy锂离子电池有开路电压高、能量密度大、输出功率大、循环性能好等优点,自从1991年商品化以来,锂离子电池逐渐成为重要的能量储存设备,在电子类产品、交通工具、航空领域等方面的应用日益广泛.目前,锂离子电池的研究工作主要集中在三个主要方面:(1)提高电池性能,(2)降低成本,(3)使用环境友好材料.其中,为了扩大锂电池的应用范围,提高电池的性能(如高比能量密度,良好的循环性能等)日渐成为研究工作的重点.电解液作为锂离子电池的三大主要材料之一,其组成对电池的性能有重要影响,现在市场上的锂离子电池多采用LiPF 6为电解质盐,碳酸酯类化合物如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等为电解液有机溶剂,通常采用二元或三元混合溶剂体系来满足一定的要求,如较稳定的温度窗口、电化学窗口和较高的201Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25离子电导率等.此外,近几年电解液添加剂的使用也引起了人们的极大关注,因为其添加量较少(通常体积比不超过5%),几乎不增加电池的成本,但却能增加电解液的功能,显著提高电池的性能[1].锂离子电池在首次充放电过程中会有部分电解液发生不可逆分解反应,在负极表面形成一层固体电解液相界面膜(solid electrolyte interphase film,简称SEI膜).研究表明,SEI膜性能直接关系电池性能的好坏[2-5].由于电解液与电极材料是直接接触的,因此除了电解液自身的因素,电极材料的表面结构也对电解液以及电极/电解液界面的稳定性有重要影响.锂离子电池现多采用碳材料作为电池的负极,据文献[6,7]报道,碳材料表面存在有一些不规则结构,对电解液的不可逆分解起催化作用,导致了碳材料的电化学性能退化,严重影响电池的性能.研究者们认为,表面修饰会使碳材料表面的催化活性失活[8-10].为此,人们研究开发出了多种电解液添加剂,以期其能在碳负极表面形成性能优良的SEI膜,起到良好的表面修饰作用,保护碳材料,抑制电解液的分解,进而提高锂电池的性能.目前为止,研究最多的添加剂是碳酸亚乙烯酯(VC),据文献[11,12]报道,在电解液中添加少量VC,可以在碳负极表面形成一层以有机物为主的SEI膜,减少电解质盐分解产物(LiF 和LixPF y等)的生成量,抑制负极碳的脱落.但是VC 不稳定,易发生聚合反应,不易保存.此外,常见的此类添加剂还有乙烯基碳酸亚乙酯(VEC)[13,14]、亚硫酸乙烯酯(ES)[4,15]等.氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为一种新型EC基电解液添加剂,对石墨化中间相碳微球(MCMB)电极和电池性能的影响尚未见报道.本文首先通过电化学性能测试考察了FEC对电池正负极材料的影响,然后通过循环伏安(CV)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法着重研究FEC对MCMB电极/电解液界面性质的影响.1实验部分1.1电池充放电性能测试电极片的制备:将石墨化中间相碳微球(MCMB)/尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)、粘结剂(PVDF)和乙炔黑按照质量比85∶10∶5混合,添加一定量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂,将混合物球磨成均匀的浆液后涂在预处理过的铜箔上,在真空干燥箱内于120℃下烘2h,16MPa下压片,得电极片.电池组装:在手套箱内,以电极片为正极,金属锂为负极,Celgard2400为隔膜,1mol·L-1LiPF6/EC+ DMC+EMC(EC、DMC、EMC体积比为1∶1∶1)为基本电解液(东莞杉杉电池材料有限公司,电池级),添加剂FEC(福建创鑫科技开发有限公司,纯度≥99.6%)的体积比为2%(以下同),组装成CR2025型扣式半电池,充放电性能测试在武汉兰电公司生产的CT2001A充放电系统上进行.1.2电化学性能测试以MCMB电极片为工作电极,锂片作辅助电极和参比电极,采用实验室制的三电极体系作循环伏安测试,扫描速率为0.5mV·s-1;用MCMB/Li半电池进行EIS测试,测试频率范围105-10-2Hz,交流信号振幅5mV.两组测试均使用上海辰华仪器公司生产的CHI660C型恒电位/恒电流仪.EIS数据拟合采用ZSimpWin3.10分析软件.1.3电极表面SEI膜形貌观察与EDS分析用LEO－1530型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM,德国LEO公司)与附带的能量散射光谱仪(EDS,英国Oxford公司)观察电极表面形成的SEI 膜形貌及分析SEI膜的元素组成.2结果与讨论2.1电池的循环性能图1为室温下以0.5C倍率充放电的MCMB/Li电池放电容量循环曲线.由图可见,添加剂FEC对电池性能的作用很明显,不含FEC的电池放电比容量较低,且循环性能较差.而添加2%FEC的电池的放电比容量较高,且其循环性能有明显改善,比较稳定.图1室温下以0.5C倍率充放电的MCMB/Li电池的循环性能曲线Fig.1Plot of capacity retention of MCMB/Li cell at0.5C rate at room temperatureThe cell charge and discharge cut-off voltages were3.0and0.005V,respectively.202No.2许杰等：添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响图2为室温下以0.5C倍率充放电的LiMn2O4/Li电池放电容量循环曲线.从图中可以看出,添加2%FEC对电池的比容量和循环性能影响不大,表明FEC对LiMn2O4材料没有负面作用.综上可知, FEC用作商业化锂离子电池的EC基电解液添加剂,可以改善电池的性能.2.2MCMB电极的CV行为研究图3为MCMB电极在1mol·L-1LiPF6/EC+ DMC+EMC(EC、DMC、EMC体积比为1:1:1)电解液和添加了FEC的电解液体系中的前二周循环伏安曲线.如图3(a)所示,不含添加剂时,在首次负向电位扫描过程中,在电极电位0.6V左右出现一个还原电流峰,对应于电解液中溶剂组分的还原分解,并形成固体电解质相界面(SEI)膜[16,17];从图3(b)可以看出,添加体积比2%FEC后,在首次负向电位扫描过程中,在电极电位1.0V处出现一新的还原电流峰,应为添加剂FEC在MCMB电极上的还原分解,并在电极表面形成SEI膜,随着扫描电位的降低,在0.6V处没有出现溶剂的还原电流峰,表明FEC的添加,能有效地抑制0.6V处溶剂的分解.第二次负扫时两图中的还原电流峰均消失,表明负极上的SEI膜在首次循环过程中基本形成.两图中在0V左右出现的强电流还原峰和0.25V左右出现的强氧化峰分别为锂离子在MCMB电极中的嵌入和脱出.2.3电极表面SEI膜形貌观察与EDS分析在手套箱中将经过2周CV循环后的MCMB 电极片拆下,用溶剂碳酸二甲酯(DMC,易挥发)清洗,除去电极表面残留的电解液,然后放置在手套箱中,待自然晾干后进行SEM观察及EDS分析.电极在电解液中循环之前的形貌如图4(a1,a2)所示,MCMB 电极材料颗粒呈球状,没有膜的覆盖,其上的细小纹理在高倍放大图片上清晰可见;在电解液中循环2周后,明显可以看到电极表面被一层膜覆盖,并且两种情况下的电极上的膜是完全不同的.如图4(b1,b2)所示,在不含添加剂的电解液中循环2周后,MCMB 电极表面上形成的膜比较厚且粗糙、致密;而在含有FEC的电解液中循环2周后的MCMB电极表面上形成的膜比较薄,见图4(c1,c2),并且在高倍放大图片上可以看到,碳球表面不同位置上膜的厚度是不一样的,原因可能是碳球表面的不规则结构所致,在催化活性位点处,物质反应剧烈,相应的膜物质产物分布则会较多,而在其它处则相对较少.图5是MCMB电极表面的EDS测试结果,未在电解液中循环的MCMB电极表面只含有C元素,见图5(a),是为MCMB材料本身.在不含添加剂的电图2室温下以0.5C倍率充放电的LiMn2O4/Li电池的循环性能曲线Fig.2Plot of capacity retention of LiMn2O4/Li cell at0.5C rate at room temperatureThe cell charge and discharge cut-off voltages were3.5and4.5V,respectively.图3MCMB电极在不同电解液中的循环伏安图Fig.3Cyclic voltammograms at0.5mV·s-1of MCMB electrode in the electrolyte(a)without additive;(b)with2%FEC203Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25解液中循环后的电极表面上则多了出氧元素,见图5(b),此结果表明,不含添加剂时,SEI膜的主要成分是碳氧化合物,应为部分电解液溶剂的分解产物.添加了2%FEC后,见图5(c),膜成分中又多出了F元素,结合CV结果,可以推断,电解液中添加FEC后, MCMB电极表面的SEI膜主要应为FEC的分解产物.正因为较高电位处的FEC的分解产物覆盖在了MCMB电极表面,形成了性能优良的SEI膜,才能有效地抑制较低电位下的电解液溶剂的分解.2.4EIS研究在不同的嵌锂电位(2.5、1.5、0.6、0.05V)下,测试MCMB/Li电池的阻抗,以基本电解液作对比,考察在电极表面SEI膜形成过程中添加剂FEC对SEI膜及电池总阻抗的影响.图6所示为不含FEC 和含有2%FEC的电池在首次放电至不同电压处的Nyquist谱图,谱线由两个半圆和一条斜线组成.可以用图7的等效电路表示该体系[18-21],其中,高频区的Rs代表电解液的电阻,为锂离子在电解液中的迁移过程;中频区的并联回路对应的是锂离子在SEI膜中的迁移过程,Rfilm、CPE film分别代表SEI膜电阻和界面电容;低频区的并联回路对应的是SEI膜/电极界面双电层电容(CPEdl)和电荷传荷电阻(R ct),W 代表的是锂离子在固相中的迁移过程.由图6明显看出,添加FEC后,电池的总阻抗降低很多.经拟合得,在不同的嵌锂电位(2.5、1.5、0.6、0.05V)下,不含添加剂的MCMB电极上的膜阻抗值分别为821.3、1082、985.5、1224Ω,添加2%FEC后的MCMB电极上的膜阻抗值分别为451.3、467.6、图4MCMB电极表面SEM图Fig.4SEM images of surface morphology of MCMB electrodes(a1,a2)before cycling;(b1,b2)after2cycles without additive;(c1,c2)after2cycles with2%FEC图5MCMB电极表面的EDS分析Fig.5EDS analysis of the MCMB electrode surface(a)before cycled in the electrolyte;(b)cycled in the electrolyte without additive;(c)cycled in the electrolyte with2%FEC 204No.2许杰等：添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响20.22、26.39Ω.两组数据结果显示,随着电压的降低,不含添加剂的膜阻抗值增大,而含有添加剂的膜阻抗明显降低,0.05V时,不含添加剂的膜阻抗比含有添加剂的膜阻抗高近50倍.由此可见,添加FEC后,在MCMB电极表面上形成了一层薄而稳定的、比较有利于锂离子通过的优良SEI膜,因此MCMB/Li电池的阻抗降低,电池的循环性能得到提高.2.5FEC反应机理研究从结构上来看,FEC比EC多了一个氟取代基团(如图8所示),此基团有很强的吸电子能力,因此可以解释在较高的电位下,FEC即可发生还原分解反应.由EDS分析知,添加FEC后,MCMB电极表面的SEI膜的主要成分元素有C、O、F,其中的F应是来自FEC的分解,由此提出图9所示的FEC分解反应机理,FEC中C襒O上的O与Li+有强配位作用,得到外界一个电子后还原生成一自由基负离子中间体M,M有很高的反应活性,比如可以发生二聚反应或与其它反应中间体发生反应生成其它产物等.在较高还原电位下,生成的含氟产物首先占据MCMB电极表面的活性位点,能有效抑制较低电位下电解液溶剂的分解.3结论在电解液中添加2%FEC能显著提高MCMB/ Li电池的比容量、循环性能等,且FEC对LiMn2O4材料没有消极作用.CV结果表明,添加剂FEC在较高的电位下发生了还原分解反应,有效地抑制了较低电位下电解液溶剂的分解还原,MCMB电极表面的SEI膜在首次放电过程中基本形成;SEM、EDS、EIS结果表明,在电解液中添加2%FEC,MCMB电极表面的SEI膜主要由FEC的分解产物形成,其膜层比较薄且稳定,有利于锂离子脱嵌,降低了MCMB电极上的SEI膜阻抗及电池的总阻抗. MCMB电极表面上形成性能优良的SEI膜是电池性能得到提高的主要原因.根据实验结果,提出了FEC的分解反应机理.图9FEC的反应机理Fig.9The reaction mechanism of FEC图6MCMB/Li电池首次放电至不同电压时的Nyquist图Fig.6Nyquist plots for MCMB/Li cell measured atdifferent valtages(a)without additive;(b)with2%FEC图7MCMB/Li电池等效电路Fig.7Equivalent circuit for MCMB/Li cell图8EC和FEC的化学结构式Fig.8Chemical structures of EC and FEC205Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25致谢：感谢福建创鑫科技开发有限责任公司提供FEC添加剂.References1Zhang,S.S.J.Power Sources,2006,162:13792Cai,Z.P.;Xu,M.Q.;Li,W.S.;Zuo,X.X.;Zhou,D.Y.Chinese Battery Industry,2008,13:68[蔡宗平,许梦清,李伟善,左晓溪,周代营.电池工业,2008,13:68]3Xie,X.H.;Chen,L.B.;Sun,W.;Xie,J.Y.J.Power Sources, 2007,174:7844Mogi,R.;Inaba,M.;Jeong,S.K.;Iriyama,Y.;Abe,T.;Ogumi,Z.J.Electrochem.Soc.,2002,149:A15785Abe,K.;Miyoshi,K.;Hattori,T.;Ushigoe,Y.;Yoshitake,H.J.Power Sources,2008,184:4496Bar-Tow,D.;Peled,E.;Burstein,L.J.Electrochem.Soc.,1999, 146:8247Peled,E.;Bar-Tow,D.;Merson,A.;Gladkich A.;Burstein,L.;Golodnitsky,D.J.Power Sources,2001,97-98:528Wu,Y.P.;Jiang,C.;Wan,C.;Holze,R.J.Power Sources,2002, 111:3299Cao,Y.L.;Xiao,L.F.;Yang,H.Z.Elctrochem.Solid-State Lett., 2003,6:A3010Pan,Q.M.;Guo,K.K.;Wang,L.Z.;Fang,S.B.J.Electrochem.Soc.,2002,149:A121811Aurbach,D.;Gamolsky,K.;Markovsky,B.;Gofer,Y.;Schmidt, M.;Heider,U.Electrochim.Acta,2002,47:142312Oesten,R.;Heider,U.;Schmidt,M.Solid State Ionics,2002,148: 39113Chen,G.;Zhuang,G.V.;Richardson,T.J.;Liu,G.Elctrochem.Solid-State Lett.,2005,8:A34414Hu,Y.S.;Kong,W.H.;Wang,Z.X.;Li,H.;Huang,X.J.;Chen, mun.,2004,6:12615Wrodnigg,G.H.;Besenhard,J.Q.;Winter,M.J.Power Sources, 2001,97-98:59216Matsuoka,O.;Hiwara,A.;Omi,T.;Toriida,M.;Hayashi,T.;Tanaka,C.;Saito,Y.;Ishida,T.;Tan,H.;Ono,S.S.;Yamamoto,S.J.Power Sources,2002,108:12817Ota,H.;Sakata,Y.;Inoue,A.;Yamaguchi,S.J.Electrochem.Soc., 2004,151:A165918Funabiki,A.;Inaba,M.;Ogumi,Z.;Yuasa,S.;Otsuji,J.;Tasaka,A.J.Electrochem.Soc.,1998,145:17219Komaba,S.;Itabashi,T.;Kaplan,B.;Groult,H.;Kumagai,N.mun.,2003,5:96220Ufheil,J.;Baertsch,M.C.;Wursig,A.;Novák,P.Electrochim.Acta,2005,50:1733.21Nakahara,H.;Yoon,S.Y.;Nutt,S.J.Power Sources,2006,158:6206。
氟代碳酸乙烯酯 化学式
氟代碳酸乙烯酯化学式
摘要：
一、氟代碳酸乙烯酯的定义
二、氟代碳酸乙烯酯的化学式
三、氟代碳酸乙烯酯的性质
四、氟代碳酸乙烯酯的应用领域
五、氟代碳酸乙烯酯的制备方法
六、氟代碳酸乙烯酯的安全性和环保问题
正文：
氟代碳酸乙烯酯（Fluoroethylene Carbonate，FEC）是一种有机氟化合物，它是碳酸乙烯酯（EC）的衍生物。
在锂离子电池电解液中，氟代碳酸乙烯酯被广泛用作添加剂，以改善电解液的性能。
氟代碳酸乙烯酯的化学式为C2H3F2O4，它由一个氟原子、一个碳原子、三个氢原子和四个氧原子组成。
氟代碳酸乙烯酯的结构中含有一个氟原子取代了碳酸乙烯酯中的一个氢原子。
氟代碳酸乙烯酯具有以下性质：无色透明液体，低挥发性，高热稳定性，良好的电化学稳定性。
这些性质使其成为锂离子电池电解液的理想添加剂。
氟代碳酸乙烯酯广泛应用于锂离子电池行业。
作为电解液添加剂，它可以提高电解液的电导率、热稳定性和锂离子电池的循环寿命。
此外，氟代碳酸乙烯酯还可以用于制备聚合物和共聚物，作为锂离子电池隔膜的涂层。
氟代碳酸乙烯酯可以通过以下方法制备：首先，通过碳酸乙烯酯与三氟化
硼反应得到氟代碳酸乙烯酯的硼酸酯；然后，通过水解反应得到氟代碳酸乙烯酯。
然而，氟代碳酸乙烯酯作为一种有机氟化合物，其生产、使用和处理过程中可能存在安全和环保问题。
氟代碳酸乙烯酯fec粘度
氟代碳酸乙烯酯fec粘度
氟代碳酸乙烯酯（FEC）是一种具有特殊粘度特性的化学物质。
粘度是指液体流动阻力的度量，可以理解为液体的黏稠程度。
FEC具有较高的粘度，这使得它在许多应用中具有独特的优势。
FEC的高粘度使其在涂料和胶粘剂行业中得到广泛应用。
在涂料中，FEC可以增加涂层的粘性和稠度，使其更易于涂抹和固化。
在胶粘剂中，FEC可以增加粘合剂的粘附力和黏度，提高粘合剂的持久性和可靠性。
FEC的高粘度使其成为一种理想的液体密封材料。
在汽车和机械制造业中，FEC可以用作密封剂，填充和封闭零件之间的空隙，防止液体和气体的泄漏。
由于其高粘度和黏性，FEC可以有效地填充微小的缝隙和裂缝，提供持久的密封效果。
FEC的高粘度还使其在电池领域具有重要应用。
FEC可以用作锂离子电池的电解液添加剂，提高电池的性能和循环寿命。
由于FEC具有较高的粘度，它可以有效地提高电解液的粘度和黏度，防止电解液的溢出和漏出，同时提供稳定的电池性能。
除了上述应用外，FEC的高粘度还使其在其他领域具有潜在的应用价值。
例如，在油漆和墨水制造中，FEC可以用作增稠剂，改善涂料和墨水的流动性和涂覆性能。
在医药和生物技术领域，FEC可以用作药剂和生物样品的稳定剂，延长其保存期限和稳定性。
氟代碳酸乙烯酯（FEC）具有独特的粘度特性，广泛应用于涂料、胶粘剂、密封材料、电池等领域。
其高粘度使其成为许多工业和科研领域中不可或缺的化学物质。
随着科学技术的不断发展，相信FEC 在更多领域中的应用前景将会更加广阔。
含氟化合物在锂离子电池中的应用
含氟化合物在锂离子电池中的应用曹伟【摘要】目前,锂离子电池在日用数码产品、电动汽车及储能中得到了广泛的应用,在新能源领域表现突出.综述了含氟化合物在组成锂离子电池的正极材料、负极材料、隔膜及电解液中的应用.【期刊名称】《有机氟工业》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】5页(P23-27)【关键词】锂离子电池;含氟化合物;电解液;添加剂【作者】曹伟【作者单位】三明市海斯福化工有限责任公司,福建三明365200【正文语种】中文0 前言含氟化合物具有多方面的特殊性能,迄今为止已经在各工业领域和民用领域中得到广泛的应用,并且应用范围还在不断地扩展中。
含氟化合物在能源领域的应用是一个典型的实例：原子能工业中铀同位素的分离是氟材料首次得到特别重视和迅速发展的契机,而近年在新能源产业的发展中含氟化合物也起到了不可或缺的作用,例如生物燃料汽车中的防醇渗输油管、太阳能电池板中的背板膜、风力发电设备的耐候涂层、锂离子电池中的电解质以及质子燃料电池中的离子交换膜等［1-3］。
目前,锂离子电池在日用数码产品、电动汽车及储能中得到大规模的应用,在新能源领域可谓风头正劲。
锂离子电池是指锂离子嵌入化合物为正、负极的二次电池（作为二次电池的锂离子电池可以多次充放电、循环使用,以此区别于作为一次电池的锂电池即通常所说的纽扣锂电池）。
相对于之前的二次电池如铅酸电池、镍铬电池和镍氢电池,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、充放电性能好、自放电率小、记忆效应低和绿色环保等优点,是迄今所有商业化二次电池中综合性能最优秀的电池,近年来取得了飞速的发展。
日本索尼公司于1990年最先开发出可商业化的产品,之后的10年间日本产品一枝独秀,但是在新世纪里中国和韩国迅速崛起,特别是近年在政策和商业双引擎推动下,我国的锂离子电池行业发展速度已远超国外,锂离子电池的产能和产量已经跃居世界第一,其原材料配套也已基本齐备。
锂离子电池的基本结构分为正极、负极、隔膜和电解液几部分,所需要的原材料为正极材料、负极材料、隔膜和电解液,在这几部分原材料中氟化合物都有应用。
氟代碳酸乙烯酯用作电解液添加剂的研究
氟代碳酸乙烯酯用作电解液添加剂的研究张春丽;叶学海;任春燕;付春明;于晓微【摘要】在1 mol·L-1 LiPF6碳酸乙烯酯(Ec)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(EC、DMC、EMC体积比为1∶1∶1)的电解液中加入添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC),用循环伏安(CV)、恒流充放电、电化学阻抗谱(EIS)等方法,研究了FEC对电解液的电化学窗口、LiNi0.Mn15O4/Li和Li/MCMB半电池的性能影响.结果表明,在电解液中添加10％的FEC,可以拓宽电解液的电化学窗口,能在MCMB表面形成稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,在室温1C倍率下,LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池循环50次后容量保持率能达到97.31％.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)008【总页数】3页(P91-93)【关键词】氟代碳酸乙烯酯;电解液;添加剂;锂离子电池【作者】张春丽;叶学海;任春燕;付春明;于晓微【作者单位】中海油天津化工研究设计院,天津300131【正文语种】中文【中图分类】TQ152电解液在电池的正负极之间起着传导电子的作用，它对电池的比容量、工作电压、循环性能等有着重要的影响，是锂离子电池的重要组成部分。
其主要由溶剂、电解质锂盐和添加剂组成。
而添加剂具有用量少，性能改善突出的特点，成为近几年研究的热点。
氟代碳酸乙烯酯作为电解液的添加剂，可以有效改善电池的性能［1－3］。
氟代碳酸乙烯酯 (FEC:FluoroethyleneCarbonate)因其分子比碳酸乙烯酯(EC:EthyleneCarbonate)多含1个－F键，而具有较高的电负性和较强的吸电子能力。
量子化学计算表明:FEC分子的最低未占据轨道能量 (－0.3108)远远低EC(－0.29512)。
FEC可在较低的还原电位下还原，使负极表面形成阻力较小的SEI膜，提高锂离子电池的循环稳定性、相同倍率下的常温容量［4－5］和高温稳定性［6－7］。
fec与钠技术负极
fec与钠技术负极
FEC（氟代碳酸乙烯酯）和钠技术负极是电池领域的两个重要研究方向，它们分别在电池的电解液和负极材料方面发挥着关键作用。
首先，FEC作为一种重要的电解液添加剂，在锂离子电池中具有广泛的应用。
它能够有效地在负极表面形成一层稳定的SEI（固体电解质界面）膜，从而防止电解液的进一步分解，提高电池的循环稳定性和安全性。
此外，FEC还能够提高电解液的润湿性和电池的低温性能，使得电池在低温环境下仍能够保持良好的工作性能。
钠技术负极则是近年来新兴的一种电池负极材料，与传统的锂离子电池负极材料相比，具有更高的理论容量和更低的成本。
钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，都是通过离子在正负极之间的迁移来实现电能的存储和释放。
然而，由于钠离子的半径比锂离子大，因此在负极材料的设计和制备方面需要采用特殊的方法来实现高效的钠离子存储。
目前，研究人员正在积极探索各种新型的钠技术负极材料，如碳基材料、合金类材料、氧化物材料等。
这些材料各具特色，但都需要解决一些关键问题，如提高材料的导电性、抑制钠枝晶的生长、提高材料的结构稳定性等。
综上所述，FEC和钠技术负极在电池领域都具有广阔的应用前景。
通过将它们应用于电池中，有望提高电池的能量密度、循环寿命和安全性，推动电动汽车、储能系统等领域的快速发展。
添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响
添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响许杰;姚万浩;姚宜稳;王周成;杨勇【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2009(025)002【摘要】在1 mol·L-1LiPF6/酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(EC、DMC、EMC体积比为1:1:1)电解液中加入体积比为2%的添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC),用循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法,研究了FEC对锂离子电池性能及石翠化中间相碳微球(MCMB)电极/电解液界面性质的影响.结果表明,体积比2%FEC的添加可以抑制部分电解液溶剂的分解,在MCMB电极表面形成一层性能优良的固体电解液相界面(SEI)膜,降低了电池的阻抗,明显提高了电池的比容量和循环稳定性.【总页数】6页(P201-206)【作者】许杰;姚万浩;姚宜稳;王周成;杨勇【作者单位】厦门大学化学化工学院,福建厦门,361005;厦门大学化学化工学院,福建厦门,361005;厦门大学化学化工学院,福建厦门,361005;厦门大学化学化工学院,福建厦门,361005;厦门大学化学化工学院,福建厦门,361005【正文语种】中文【中图分类】O646【相关文献】1.线性氟代碳酸酯添加剂DTFEC对锂硫电池性能的影响 [J], 陈振营;周晶晶;杨军;王久林;努丽燕娜2.新型锂盐氟代磺酰亚胺锂电解液对锂离子电池性能的影响 [J], 李萌;邱景义;张松通;余仲宝;饶蕾;廖红英3.氟代碳酸乙烯酯用作电解液添加剂的研究 [J], 张春丽;叶学海;任春燕;付春明;于晓微4.探索氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响 [J], 刘忠范5.氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响 [J], 程振杰; 毛亚云; 董庆雨; 金锋; 沈炎宾; 陈立桅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
线性氟代碳酸酯添加剂DTFEC对锂硫电池性能的影响
线性氟代碳酸酯添加剂DTFEC对锂硫电池性能的影响陈振营;周晶晶;杨军;王久林;努丽燕娜【摘要】锂硫(Li-S)电池具有比锂离子电池更高的能量密度,是近10年来的研究热点,但目前锂硫电池的循环性能和倍率性能远远不能满足人们的需求.在本研究中,二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(DTFEC)作为一种电解液添加剂应用到锂硫电池中,以提高电池的电化学性能,并对DTFEC的添加量进行了筛选和优化.结果表明,DTFEC的添加量对电池性能有很大的影响,当添加体积分数为5％时,复合硫正极材料(S@pPAN)表现出最佳的循环稳定性和倍率性能.室温条件下进行充放电测试,在1C的充放电电流下,锂硫电池在循环200圈后容量保持率比常规电解液约高20％;在7C的大倍率充放电电流下,依然可以得到1246.3 mA·h/g的可逆比容量.以上结果表明,DTFEC可以有效提高锂硫电池的电化学性能,是一种适合用于锂硫电池电解液体系的添加剂.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2018(007)002【总页数】7页(P255-261)【关键词】锂硫电池;DTFEC;添加剂;电化学性能【作者】陈振营;周晶晶;杨军;王久林;努丽燕娜【作者单位】上海电化学能源器件工程技术研究中心,上海交通大学化工系,上海200240;上海电化学能源器件工程技术研究中心,上海交通大学化工系,上海200240;上海电化学能源器件工程技术研究中心,上海交通大学化工系,上海200240;上海电化学能源器件工程技术研究中心,上海交通大学化工系,上海200240;上海电化学能源器件工程技术研究中心,上海交通大学化工系,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM911经过二十多年的发展，锂二次电池已被广泛应用到消费电子产品中，如手机、相机、电脑等，同时伴随动力电池的研究和开发，锂二次电池已广泛应用到汽车中，这也直接推动了近年来新能源电动汽车的蓬勃发展。
SEI膜形成机理及化成工艺影响
SEI膜形成机理及化成工艺影响锂离子电池的生产工艺中，化成是极其重要的步骤，该步骤主要包括电芯完成注液后对电芯进行首次充电过程，该过程将激活电池中的活性物质，使锂离子电池活化；与此同时，电解液溶剂和锂盐发生副反应，会在锂离子电池的负极形成一层固体电解质相界面(SEI)膜。
这层膜会阻止副反应的进一步发生，进而减少锂离子电池中锂含量的损失，因此其对锂离子电池的初始容量损失、循环寿命、倍率性能及安全性等有着重要影响。
本文阐述了SEI膜的形成机理和化成工艺，总结化成工艺的三个因素对SEI膜的影响以及对锂离子电池性能的影响；聚焦于容量较高但体积膨胀率较大的Si基负极材料，探讨如何通过控制化成工艺的各个因素来寻找较优的化成条件，进而提升具有实用性的Si基负极材料的锂离子电池的性能。
一、 SEI 膜介绍 1.1 SEI膜形成机理SEI膜形成的过程中，电解液溶剂、锂盐、添加剂、微量空气杂质等会进行各种各样的还原反应。
这一系列反应既受还原电势、还原活化能、交换电流密度等物质固有特性的影响，又受温度、电解液盐浓度以及还原电流等其他因素的影响。
这些因素的综合作用使SEI膜的形成过程变得复杂，形成机理难以清晰理解。
目前普遍认为SEI膜的生成分两个过程：首先，电池负极极化，有机电解液溶液组分发生还原分解，形成新的化学产物；接着，新生成的产物在负极表面经过沉淀形成SEI膜。
在SEI膜形成机理的研究中，争议点主要集中于还原反应的过程，尤其是电解液溶剂分子的还原反应过程。
这些还原反应的过程是根据电池负极极化、热力学仿真、离子粒径等得到的电解液溶液中电子向盐和溶剂转移的过程。
这一过程存在三种可能性：其一是，还原反应过程中单独的锂离子直接嵌入负极石墨层，完成嵌入；其二是根据Aurbach等的假设，溶剂分子的还原反应是一种单电子反应，生成一种中间产物——自由基阴离子，该阴离子经过进一步分解与锂离子结合生成沉淀物质，成为SEI膜组分，而根据Dey、Besenhard和Chung等的假设，锂离子和溶剂分子共嵌入时，溶剂分子经历的是双电子还原反应，通过微弱的范德华力使锂离子和溶剂分子结合，共嵌入石墨层，形成中间产物——三元石墨插层化合物，该中间产物随后被还原形成SEI膜；其三是负极电子直接转移到阴离子盐，与锂离子直接生成无机盐沉淀。
探索氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响
探索氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响刘忠范【期刊名称】《《物理化学学报》》【年(卷),期】2019(035)008【总页数】2页(P804-805)【作者】刘忠范【作者单位】北京大学化学与分子工程学院北京 100871【正文语种】中文储能技术已成为制约绿色新能源大规模开发利用的瓶颈技术，作为便携式设备储能领域最受欢迎的高能量密度锂离子二次电池因受限于锂资源储量有限，难以在新能源大规模储能市场中得以可持续发展1。
因此，寻找可替代锂离子电池的二次电池成为一种必然发展趋势。
钠与锂具有相似物理化学性能，且其储量丰富，因此近几年钠离子电池成为大规模储能市场的研究热点2,3。
然而受限于大的钠离子脱嵌带来的体积变化等原因，钠离子电池的循环寿命与实际应用还有一定距离，近年来领域内很多研究者致力于提高钠离子电池的循环稳定性4,5。
在电解液中加添加剂已在锂离子电池中被证明是一种有效的提高电池循环稳定性的重要方法6。
氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为一种电解液添加剂，具有较低的最低未被占据分子轨道(LUMO)能量，易优先于其他电解液溶剂被还原，通常被认为是很好的负极成膜添加剂，在锂离子电池中得到广泛应用7，也在钠离子电池中被证明对钠负极具有很好的成膜作用8，然而，FEC对于钠离子电池正极的影响(有害或有益)尚未被研究过。
鉴于此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所陈立桅、沈炎宾等人以FEC对钠离子电池正极材料的影响为切入点，深入研究了FEC对于层状钠离子正极材料P2-NaxCo0.7Mn0.3O2的影响。
该工作已在物理化学学报上在线发表(doi:10.3866/PKU.WHXB201811033) 9。
该工作结合电化学，形貌分析，化学成分表征，原位结构分析等方法研究了FEC 添加剂在钠离子电池中的作用。
作者发现适量的FEC添加剂不仅可以显著抑制电解液溶剂PC的分解，而且会在正极上形成一层富NaF的保护层，提高循环过程中正极晶格结构的稳定性，从而提高电池的循环稳定性。
氟代碳酸乙烯酯用途
氟代碳酸乙烯酯用途稿子一嗨，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊氟代碳酸乙烯酯这个神奇的东西，你知道它都有啥用途不？先来说说在电池领域，这氟代碳酸乙烯酯可太重要啦！它能大大提升电池的性能哦。
想象一下，你的手机电池能够充电更快，使用时间更长，是不是超棒？这可都有氟代碳酸乙烯酯的功劳呢！而且呀，在电解液中，它能增强稳定性，让电池在各种环境下都能稳定工作。
不管是严寒的冬天，还是酷热的夏天，电池都不会轻易掉链子。
还有哦，在一些新型的能源存储设备里，氟代碳酸乙烯酯也能一展身手。
比如说电动汽车的电池组，有了它，车子能跑得更远，让咱们出行更方便。
再悄悄告诉你，在一些高科技的研究中，氟代碳酸乙烯酯也是不可或缺的。
科学家们靠着它，不断探索新的能源可能性，说不定未来会有更多让人惊喜的突破呢！氟代碳酸乙烯酯的用途真的超多，给我们的生活带来了好多便利和惊喜，是不是很厉害呀？稿子二哈喽呀！今天咱们要好好唠唠氟代碳酸乙烯酯的用途，准备好耳朵听我讲啦！你知道吗，氟代碳酸乙烯酯在化学合成领域可是个小能手呢！它能参与各种复杂的化学反应，帮助合成出好多有用的材料。
在医药方面，它也有贡献哟！可能会出现在一些药物的生产过程中，帮助制造出更有效的药品，让咱们的身体更快恢复健康。
还有还有，在工业生产中，它能优化一些工艺流程，提高生产效率，降低成本。
这意味着咱们能买到更实惠又好用的产品啦。
对啦对啦，在电子设备制造里，氟代碳酸乙烯酯也发挥着重要作用。
像是那些精密的电路板，说不定就有它的身影，保证设备正常运行。
另外呀，在环保领域，它也能有所作为。
帮助开发更环保、更可持续的技术和产品，为保护咱们的地球出一份力。
哎呀，说了这么多，是不是觉得氟代碳酸乙烯酯简直无所不能？它真的在好多方面改变着我们的生活，让未来变得更加美好呢！。
双氟代碳酸乙烯酯在电池中的用途
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碳酸乙烯酯与氟代碳酸乙烯酯的区别
碳酸乙烯酯与氟代碳酸乙烯酯的区别碳酸乙烯酯与氟代碳酸乙烯酯，这俩名字听起来就有点专业，不过咱也别怕，今天就好好唠唠它们的区别。
咱先说碳酸乙烯酯吧。
这碳酸乙烯酯啊，是一种很重要的化工原料呢。
它是无色透明的液体，就像水一样清澈透明，但是可不能当成水去对待哦。
它在锂电池电解液方面可是个大功臣。
它能够提高电池的性能，让电池充放电更加稳定。
而且啊，它的生产工艺相对来说比较成熟，成本也比较能控制得住。
在很多电池生产厂家里，碳酸乙烯酯都是很常见的原料。
从化学结构上来说，它就是由碳酸和乙烯醇反应生成的酯类化合物，这种结构赋予了它独特的性质。
再来说说氟代碳酸乙烯酯。
这氟代碳酸乙烯酯呢，和碳酸乙烯酯可是有不少不一样的地方。
它也是一种用于锂电池电解液的添加剂，但它就像是碳酸乙烯酯的升级版。
它在提高电池性能方面比碳酸乙烯酯更厉害。
因为它里面有氟原子，这个氟原子就像是给这个分子注入了一股神秘的力量。
它能够更好地在电池电极表面形成保护膜，防止电极被破坏，这样电池的使用寿命就大大延长了。
不过呢，这氟代碳酸乙烯酯的生产成本要比碳酸乙烯酯高一些，毕竟这氟原子加进去，生产工艺就变得复杂了些。
从应用方面来看，碳酸乙烯酯因为成本低，应用范围更广一些，很多对电池性能要求不是超级高的地方，都会用它。
而氟代碳酸乙烯酯呢，就像是为高端电池量身定制的一样，那些需要高性能、长寿命电池的设备，像电动汽车的高性能电池等，就更倾向于使用氟代碳酸乙烯酯。
在安全性方面，两者都有各自的特点。
碳酸乙烯酯相对比较稳定，但是氟代碳酸乙烯酯由于其特殊的结构，在某些特定的条件下可能会有不同的反应特性。
总的来说啊，碳酸乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯就像是两个性格有些不同的小伙伴。
碳酸乙烯酯像是那种朴实又可靠的朋友，到处都能派上用场；而氟代碳酸乙烯酯就像是那个有特殊技能的朋友，在关键时刻能发挥出超强的能力。
它们在锂电池的世界里都有着不可替代的作用呢。
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[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2009,25(2)：201-206February Received:September 10,2008;Revised:October 21,2008;Published on Web:December 1,2008.*Corresponding author.Email:zcwang@;Tel:+86592-2180738.国家基础研究重大项目计划(2007CB209702)资助鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响许杰姚万浩姚宜稳王周成*杨勇(厦门大学化学化工学院,福建厦门361005)摘要：在1mol ·L -1LiPF 6/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(EC 、DMC 、EMC 体积比为1∶1∶1)电解液中加入体积比为2%的添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC),用循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法,研究了FEC 对锂离子电池性能及石墨化中间相碳微球(MCMB)电极/电解液界面性质的影响.结果表明,体积比2%FEC 的添加可以抑制部分电解液溶剂的分解,在MCMB 电极表面形成一层性能优良的固体电解液相界面(SEI)膜,降低了电池的阻抗,明显提高了电池的比容量和循环稳定性.关键词：添加剂;氟代碳酸乙烯酯;锂离子电池;循环伏安;能量散射光谱;电化学阻抗谱中图分类号：O646Effect of Fluoroethylene Carbonate Additive on the Performance ofLithium Ion BatteryXU JieYAO Wan -HaoYAO Yi -WenWANG Zhou -Cheng *YANG Yong(College of Chemistry and Chemical Engineering,Xiamen University,Xiamen361005,Fujian Provine,P.R.China )Abstract ：Fluoroethylene carbonate (FEC)with a volume ratio of 2%was added to the electrolyte containing 1mol ·L -1LiPF 6in ethylene carbonate (EC),dimethyl carbonate (DMC),and methyl ethyl carbonate (EMC)(1∶1∶1by volume).The effects of FEC on lithium ion battery performance and on the mesocarbon microbead (MCMB)electrode/electrolyte interphase were studied by cyclic voltammetry (CV),scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive spectroscopy (EDS)and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).The results indicated that the application of a 2%(volume ratio)of FEC suppressed electrolyte decomposition and caused the formation of an excellent solid electrolyte interphase (SEI)film on the MCMB electrode.The battery resistance decreased while the specific capacity and cyclic stability of the battery increased.Key Words ：Additive;Fluoroethylene carbonate;Lithium ion battery;Cyclic voltammetry;Energydispersive spectroscopy;Electrochemical impedance spectroscopy锂离子电池有开路电压高、能量密度大、输出功率大、循环性能好等优点,自从1991年商品化以来,锂离子电池逐渐成为重要的能量储存设备,在电子类产品、交通工具、航空领域等方面的应用日益广泛.目前,锂离子电池的研究工作主要集中在三个主要方面:(1)提高电池性能,(2)降低成本,(3)使用环境友好材料.其中,为了扩大锂电池的应用范围,提高电池的性能(如高比能量密度,良好的循环性能等)日渐成为研究工作的重点.电解液作为锂离子电池的三大主要材料之一,其组成对电池的性能有重要影响,现在市场上的锂离子电池多采用LiPF 6为电解质盐,碳酸酯类化合物如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等为电解液有机溶剂,通常采用二元或三元混合溶剂体系来满足一定的要求,如较稳定的温度窗口、电化学窗口和较高的201Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25离子电导率等.此外,近几年电解液添加剂的使用也引起了人们的极大关注,因为其添加量较少(通常体积比不超过5%),几乎不增加电池的成本,但却能增加电解液的功能,显著提高电池的性能[1].锂离子电池在首次充放电过程中会有部分电解液发生不可逆分解反应,在负极表面形成一层固体电解液相界面膜(solid electrolyte interphase film,简称SEI膜).研究表明,SEI膜性能直接关系电池性能的好坏[2-5].由于电解液与电极材料是直接接触的,因此除了电解液自身的因素,电极材料的表面结构也对电解液以及电极/电解液界面的稳定性有重要影响.锂离子电池现多采用碳材料作为电池的负极,据文献[6,7]报道,碳材料表面存在有一些不规则结构,对电解液的不可逆分解起催化作用,导致了碳材料的电化学性能退化,严重影响电池的性能.研究者们认为,表面修饰会使碳材料表面的催化活性失活[8-10].为此,人们研究开发出了多种电解液添加剂,以期其能在碳负极表面形成性能优良的SEI膜,起到良好的表面修饰作用,保护碳材料,抑制电解液的分解,进而提高锂电池的性能.目前为止,研究最多的添加剂是碳酸亚乙烯酯(VC),据文献[11,12]报道,在电解液中添加少量VC,可以在碳负极表面形成一层以有机物为主的SEI膜,减少电解质盐分解产物(LiF 和LixPF y等)的生成量,抑制负极碳的脱落.但是VC 不稳定,易发生聚合反应,不易保存.此外,常见的此类添加剂还有乙烯基碳酸亚乙酯(VEC)[13,14]、亚硫酸乙烯酯(ES)[4,15]等.氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为一种新型EC基电解液添加剂,对石墨化中间相碳微球(MCMB)电极和电池性能的影响尚未见报道.本文首先通过电化学性能测试考察了FEC对电池正负极材料的影响,然后通过循环伏安(CV)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法着重研究FEC对MCMB电极/电解液界面性质的影响.1实验部分1.1电池充放电性能测试电极片的制备:将石墨化中间相碳微球(MCMB)/尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)、粘结剂(PVDF)和乙炔黑按照质量比85∶10∶5混合,添加一定量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂,将混合物球磨成均匀的浆液后涂在预处理过的铜箔上,在真空干燥箱内于120℃下烘2h,16MPa下压片,得电极片.电池组装:在手套箱内,以电极片为正极,金属锂为负极,Celgard2400为隔膜,1mol·L-1LiPF6/EC+ DMC+EMC(EC、DMC、EMC体积比为1∶1∶1)为基本电解液(东莞杉杉电池材料有限公司,电池级),添加剂FEC(福建创鑫科技开发有限公司,纯度≥99.6%)的体积比为2%(以下同),组装成CR2025型扣式半电池,充放电性能测试在武汉兰电公司生产的CT2001A充放电系统上进行.1.2电化学性能测试以MCMB电极片为工作电极,锂片作辅助电极和参比电极,采用实验室制的三电极体系作循环伏安测试,扫描速率为0.5mV·s-1;用MCMB/Li半电池进行EIS测试,测试频率范围105-10-2Hz,交流信号振幅5mV.两组测试均使用上海辰华仪器公司生产的CHI660C型恒电位/恒电流仪.EIS数据拟合采用ZSimpWin3.10分析软件.1.3电极表面SEI膜形貌观察与EDS分析用LEO－1530型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM,德国LEO公司)与附带的能量散射光谱仪(EDS,英国Oxford公司)观察电极表面形成的SEI 膜形貌及分析SEI膜的元素组成.2结果与讨论2.1电池的循环性能图1为室温下以0.5C倍率充放电的MCMB/Li电池放电容量循环曲线.由图可见,添加剂FEC对电池性能的作用很明显,不含FEC的电池放电比容量较低,且循环性能较差.而添加2%FEC的电池的放电比容量较高,且其循环性能有明显改善,比较稳定.图1室温下以0.5C倍率充放电的MCMB/Li电池的循环性能曲线Fig.1Plot of capacity retention of MCMB/Li cell at0.5C rate at room temperatureThe cell charge and discharge cut-off voltages were3.0and0.005V,respectively.202No.2许杰等：添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响图2为室温下以0.5C倍率充放电的LiMn2O4/Li电池放电容量循环曲线.从图中可以看出,添加2%FEC对电池的比容量和循环性能影响不大,表明FEC对LiMn2O4材料没有负面作用.综上可知, FEC用作商业化锂离子电池的EC基电解液添加剂,可以改善电池的性能.2.2MCMB电极的CV行为研究图3为MCMB电极在1mol·L-1LiPF6/EC+ DMC+EMC(EC、DMC、EMC体积比为1:1:1)电解液和添加了FEC的电解液体系中的前二周循环伏安曲线.如图3(a)所示,不含添加剂时,在首次负向电位扫描过程中,在电极电位0.6V左右出现一个还原电流峰,对应于电解液中溶剂组分的还原分解,并形成固体电解质相界面(SEI)膜[16,17];从图3(b)可以看出,添加体积比2%FEC后,在首次负向电位扫描过程中,在电极电位1.0V处出现一新的还原电流峰,应为添加剂FEC在MCMB电极上的还原分解,并在电极表面形成SEI膜,随着扫描电位的降低,在0.6V处没有出现溶剂的还原电流峰,表明FEC的添加,能有效地抑制0.6V处溶剂的分解.第二次负扫时两图中的还原电流峰均消失,表明负极上的SEI膜在首次循环过程中基本形成.两图中在0V左右出现的强电流还原峰和0.25V左右出现的强氧化峰分别为锂离子在MCMB电极中的嵌入和脱出.2.3电极表面SEI膜形貌观察与EDS分析在手套箱中将经过2周CV循环后的MCMB 电极片拆下,用溶剂碳酸二甲酯(DMC,易挥发)清洗,除去电极表面残留的电解液,然后放置在手套箱中,待自然晾干后进行SEM观察及EDS分析.电极在电解液中循环之前的形貌如图4(a1,a2)所示,MCMB 电极材料颗粒呈球状,没有膜的覆盖,其上的细小纹理在高倍放大图片上清晰可见;在电解液中循环2周后,明显可以看到电极表面被一层膜覆盖,并且两种情况下的电极上的膜是完全不同的.如图4(b1,b2)所示,在不含添加剂的电解液中循环2周后,MCMB 电极表面上形成的膜比较厚且粗糙、致密;而在含有FEC的电解液中循环2周后的MCMB电极表面上形成的膜比较薄,见图4(c1,c2),并且在高倍放大图片上可以看到,碳球表面不同位置上膜的厚度是不一样的,原因可能是碳球表面的不规则结构所致,在催化活性位点处,物质反应剧烈,相应的膜物质产物分布则会较多,而在其它处则相对较少.图5是MCMB电极表面的EDS测试结果,未在电解液中循环的MCMB电极表面只含有C元素,见图5(a),是为MCMB材料本身.在不含添加剂的电图2室温下以0.5C倍率充放电的LiMn2O4/Li电池的循环性能曲线Fig.2Plot of capacity retention of LiMn2O4/Li cell at0.5C rate at room temperatureThe cell charge and discharge cut-off voltages were3.5and4.5V,respectively.图3MCMB电极在不同电解液中的循环伏安图Fig.3Cyclic voltammograms at0.5mV·s-1of MCMB electrode in the electrolyte(a)without additive;(b)with2%FEC203Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25解液中循环后的电极表面上则多了出氧元素,见图5(b),此结果表明,不含添加剂时,SEI膜的主要成分是碳氧化合物,应为部分电解液溶剂的分解产物.添加了2%FEC后,见图5(c),膜成分中又多出了F元素,结合CV结果,可以推断,电解液中添加FEC后, MCMB电极表面的SEI膜主要应为FEC的分解产物.正因为较高电位处的FEC的分解产物覆盖在了MCMB电极表面,形成了性能优良的SEI膜,才能有效地抑制较低电位下的电解液溶剂的分解.2.4EIS研究在不同的嵌锂电位(2.5、1.5、0.6、0.05V)下,测试MCMB/Li电池的阻抗,以基本电解液作对比,考察在电极表面SEI膜形成过程中添加剂FEC对SEI膜及电池总阻抗的影响.图6所示为不含FEC 和含有2%FEC的电池在首次放电至不同电压处的Nyquist谱图,谱线由两个半圆和一条斜线组成.可以用图7的等效电路表示该体系[18-21],其中,高频区的Rs代表电解液的电阻,为锂离子在电解液中的迁移过程;中频区的并联回路对应的是锂离子在SEI膜中的迁移过程,Rfilm、CPE film分别代表SEI膜电阻和界面电容;低频区的并联回路对应的是SEI膜/电极界面双电层电容(CPEdl)和电荷传荷电阻(R ct),W 代表的是锂离子在固相中的迁移过程.由图6明显看出,添加FEC后,电池的总阻抗降低很多.经拟合得,在不同的嵌锂电位(2.5、1.5、0.6、0.05V)下,不含添加剂的MCMB电极上的膜阻抗值分别为821.3、1082、985.5、1224Ω,添加2%FEC后的MCMB电极上的膜阻抗值分别为451.3、467.6、图4MCMB电极表面SEM图Fig.4SEM images of surface morphology of MCMB electrodes(a1,a2)before cycling;(b1,b2)after2cycles without additive;(c1,c2)after2cycles with2%FEC图5MCMB电极表面的EDS分析Fig.5EDS analysis of the MCMB electrode surface(a)before cycled in the electrolyte;(b)cycled in the electrolyte without additive;(c)cycled in the electrolyte with2%FEC 204No.2许杰等：添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响20.22、26.39Ω.两组数据结果显示,随着电压的降低,不含添加剂的膜阻抗值增大,而含有添加剂的膜阻抗明显降低,0.05V时,不含添加剂的膜阻抗比含有添加剂的膜阻抗高近50倍.由此可见,添加FEC后,在MCMB电极表面上形成了一层薄而稳定的、比较有利于锂离子通过的优良SEI膜,因此MCMB/Li电池的阻抗降低,电池的循环性能得到提高.2.5FEC反应机理研究从结构上来看,FEC比EC多了一个氟取代基团(如图8所示),此基团有很强的吸电子能力,因此可以解释在较高的电位下,FEC即可发生还原分解反应.由EDS分析知,添加FEC后,MCMB电极表面的SEI膜的主要成分元素有C、O、F,其中的F应是来自FEC的分解,由此提出图9所示的FEC分解反应机理,FEC中C襒O上的O与Li+有强配位作用,得到外界一个电子后还原生成一自由基负离子中间体M,M有很高的反应活性,比如可以发生二聚反应或与其它反应中间体发生反应生成其它产物等.在较高还原电位下,生成的含氟产物首先占据MCMB电极表面的活性位点,能有效抑制较低电位下电解液溶剂的分解.3结论在电解液中添加2%FEC能显著提高MCMB/ Li电池的比容量、循环性能等,且FEC对LiMn2O4材料没有消极作用.CV结果表明,添加剂FEC在较高的电位下发生了还原分解反应,有效地抑制了较低电位下电解液溶剂的分解还原,MCMB电极表面的SEI膜在首次放电过程中基本形成;SEM、EDS、EIS结果表明,在电解液中添加2%FEC,MCMB电极表面的SEI膜主要由FEC的分解产物形成,其膜层比较薄且稳定,有利于锂离子脱嵌,降低了MCMB电极上的SEI膜阻抗及电池的总阻抗. MCMB电极表面上形成性能优良的SEI膜是电池性能得到提高的主要原因.根据实验结果,提出了FEC的分解反应机理.图9FEC的反应机理Fig.9The reaction mechanism of FEC图6MCMB/Li电池首次放电至不同电压时的Nyquist图Fig.6Nyquist plots for MCMB/Li cell measured atdifferent valtages(a)without additive;(b)with2%FEC图7MCMB/Li电池等效电路Fig.7Equivalent circuit for MCMB/Li cell图8EC和FEC的化学结构式Fig.8Chemical structures of EC and FEC205Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25致谢：感谢福建创鑫科技开发有限责任公司提供FEC添加剂.References1Zhang,S.S.J.Power Sources,2006,162:13792Cai,Z.P.;Xu,M.Q.;Li,W.S.;Zuo,X.X.;Zhou,D.Y.Chinese Battery Industry,2008,13:68[蔡宗平,许梦清,李伟善,左晓溪,周代营.电池工业,2008,13:68]3Xie,X.H.;Chen,L.B.;Sun,W.;Xie,J.Y.J.Power Sources, 2007,174:7844Mogi,R.;Inaba,M.;Jeong,S.K.;Iriyama,Y.;Abe,T.;Ogumi,Z.J.Electrochem.Soc.,2002,149:A15785Abe,K.;Miyoshi,K.;Hattori,T.;Ushigoe,Y.;Yoshitake,H.J.Power Sources,2008,184:4496Bar-Tow,D.;Peled,E.;Burstein,L.J.Electrochem.Soc.,1999, 146:8247Peled,E.;Bar-Tow,D.;Merson,A.;Gladkich A.;Burstein,L.;Golodnitsky,D.J.Power Sources,2001,97-98:528Wu,Y.P.;Jiang,C.;Wan,C.;Holze,R.J.Power Sources,2002, 111:3299Cao,Y.L.;Xiao,L.F.;Yang,H.Z.Elctrochem.Solid-State Lett., 2003,6:A3010Pan,Q.M.;Guo,K.K.;Wang,L.Z.;Fang,S.B.J.Electrochem.Soc.,2002,149:A121811Aurbach,D.;Gamolsky,K.;Markovsky,B.;Gofer,Y.;Schmidt, M.;Heider,U.Electrochim.Acta,2002,47:142312Oesten,R.;Heider,U.;Schmidt,M.Solid State Ionics,2002,148: 39113Chen,G.;Zhuang,G.V.;Richardson,T.J.;Liu,G.Elctrochem.Solid-State Lett.,2005,8:A34414Hu,Y.S.;Kong,W.H.;Wang,Z.X.;Li,H.;Huang,X.J.;Chen, mun.,2004,6:12615Wrodnigg,G.H.;Besenhard,J.Q.;Winter,M.J.Power Sources, 2001,97-98:59216Matsuoka,O.;Hiwara,A.;Omi,T.;Toriida,M.;Hayashi,T.;Tanaka,C.;Saito,Y.;Ishida,T.;Tan,H.;Ono,S.S.;Yamamoto,S.J.Power Sources,2002,108:12817Ota,H.;Sakata,Y.;Inoue,A.;Yamaguchi,S.J.Electrochem.Soc., 2004,151:A165918Funabiki,A.;Inaba,M.;Ogumi,Z.;Yuasa,S.;Otsuji,J.;Tasaka,A.J.Electrochem.Soc.,1998,145:17219Komaba,S.;Itabashi,T.;Kaplan,B.;Groult,H.;Kumagai,N.mun.,2003,5:96220Ufheil,J.;Baertsch,M.C.;Wursig,A.;Novák,P.Electrochim.Acta,2005,50:1733.21Nakahara,H.;Yoon,S.Y.;Nutt,S.J.Power Sources,2006,158:6206。