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锂離子電池電解液有機溶劑有哪些？
有機溶劑是锂離子電池电解液的重要组成部分，承担着溶解锂盐的重要作用。它对锂盐的溶解度、电解液的电导率、电池的循环效率、可逆容量、安全性等有重要影响。优化有机电解液的组成，提高有机电解液的电导率，减小极化，是提高电池性能最重要的途径之一。有机溶剂的介电常数直接影响着锂盐的溶解和解离过程，介电常数越大，锂盐就越容易溶解和解离。有机溶剂的粘度则对离子的移动速度有着重要的影响，粘度越小，离子移动速度越快。因此锂離子電池的电解液倾向选择那些介电常数高、粘度小的有机溶剂，而在实际情况中，介电常数高有机溶剂其粘度必然也较大，粘度小的有机溶剂它的介电常数必然也较小，在实际的应用中，一般都是用介电常数大的有机溶剂与粘度小的有机溶剂混合制成介电常数相对较大，而粘度相对较小的混合溶剂作为锂離子電池的电解液。因此通过优化有机溶剂的组成，能使电解液获得尽可能高的电导率。
作为最佳的锂離子電池电解液溶剂，应该尽可能满足以下要求：
（1）熔點低、沸點高、蒸氣壓低，從而使工作溫度範圍寬；
（2）介電常數高，黏度低，從而使電導率高；
锂離子電池电解液有机溶剂的种类：
1、碳酸酯類有機溶劑
碳酸酯是最早應用于锂電池工業的有機溶劑，在锂電池工業中具有不可替代的地位。锂電池常用的碳酸酯類溶劑可分爲環狀碳酸酯和線性碳酸酯兩類。
一是环状碳酸酯，碳酸乙烯酯（EC）和碳酸丙烯酯（PC）是锂離子電池电解液最重要的两种环状碳酸酯类有机溶剂6]。
PC在常溫常壓下是無色透明、略帶有芳香氣味的液體，閃點爲128℃，著火點爲133℃。PC的熔點較低（-49℃），含有它的電解液即使在較低的溫度下仍具有較高的電導率。在PC基電解液中，锂離子嵌入石墨的過程中伴隨著PC的共嵌入現象[6]。往往加入添加劑或共溶劑，在石墨電極表面形成穩定的SEI膜，從而抑制PC共嵌入對電極的破壞。一般認爲，碳酸丙烯酯PC能夠有效地抑制碳酸乙烯酯EC在低溫時結晶析出，能有效提高锂離子的低溫性能。電池的高低溫性能測試結果表明，含PC比不含PC組分電解液的電池在70℃的高溫下和-10℃的低溫下放電容量高得多EC的結構與PC非常相似，比PC少了一個甲基，是PC的同系物。EC常溫下爲無色晶體，閃點160℃，熱安全性高于PC，黏度略低于PC，介電常數遠高于PC，甚至高于水，能夠使锂鹽充分溶解或電離，這對提高電解液的電導率非常有利。EC的熱穩定性較高，加熱到200℃才發生少量分解，但堿性條件下容易分解，可與甲醇等發生酯交換反應生成碳酸二甲酯或乙二醇。EC的吸混性高于PC，且可以任意比與水混溶。
二是线性碳酸酯，常用的线性碳酸酯有碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸甲丙酯（MPC）等。线性碳酸酯通常具有低的黏度和低的介电常数，不能单独用作锂離子電池电解液用优良溶剂，必须与环状碳酸酯配合使用。
DMC常溫下爲無色液體，閃點18℃，屬于無毒或微毒産品，能與水或醇形成共沸物。DMC分子結構獨特，其分子結構中含有羧基、甲基和甲氧基等官能團，因而具備多種反應活性。DEC的結構與DMC相近，常溫下爲無色液體，閃點33℃，略高于DMC，但毒性也比DMC強。DEC能溶于酮、醇、醚、酯等，但難溶于水，具有與乙醚相近的氣味。EMC和MPC是不對稱線性碳酸酯，熔點、沸點、閃點等與DMC和DEC的性質接近。但其熱穩定性較差，容易受熱或在堿性條件下發生酯交換反應生成DMC和DEC。
与环状碳酸酯相比，线性碳酸酯具有低的熔点、低的黏度和低的介电常数，它们能与EC以任意比混溶。EC与DMC混合溶剂制得的电解液同时受益于两种溶剂的优点，而弥补了对方的缺点，并且具有良好的电化学稳定窗口l65]。目前，商业化锂離子電池用电解液溶剂都是由EC与一种或两种线性碳酸酯组成的混合溶剂。
2、羧酸酯類有機溶劑
最重要的环状羧酸酯溶剂是曾用于一次锂电池的y-丁内酯（BL），液程温度相对较宽，所形成的电解液的电导率与EC+PC电解液相近，与碳酸酯一样也能形成钝化膜。但BL遇水易分解，毒性大，循环效率也远低于碳酸酯有机溶剂，在锂離子電池中很少使用。
線性羧酸酯主要有甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、丁酸甲酯（MB）和丙酸乙酯（EP）等。這些酯類的凝固點平均比碳酸酯低20~30℃，且黏度較小，因此能提高電解液的低溫性能。
3、醚類有機溶劑
醚類有機溶劑分爲環狀醚、鏈狀醚和冠醚及其衍生物。環狀醚主要包括四氫呋喃（THF）、2-甲基四氫呋喃（2-MeTHF）、1，3-二氧環戊烷（DOL）和4-甲基-1，3-二氧環戊烷（4-MeDOL）等。鏈狀醚主要包括二甲氧甲烷（DMM）、1，2-二甲氧乙烷（DME）、1，2-二甲氧丙烷（DMP）和二甘醇二甲醚（DG）等。冠醚和穴醚能與锂離子形成包覆式整合物，較大地提高锂鹽的溶解度，實現陰陽離子對的有效分離和锂離子與溶劑分子的分離。這不僅能提高電解液的電導率，而且能降低在充電過程中溶劑的共嵌入和分解的可能性！，但冠醚化合物價格昂貴且有毒使其應用受到限制。
4、新型有機溶劑
为了改善锂離子電池的综合性能，人们开始开发新型的有机溶剂，目前新型溶剂的研究工作主要集中在不燃和阻燃有机溶剂两个方面。通过在常用有机溶剂分子中，引进卤素原子，可以降低有机溶剂的可燃性，甚至使其完全不燃。用卤素原子取代PC分子中甲基的氢原子，得到新化合物如三氟代碳酸丙烯酯（C F-EC）J67，具有非常好的物理和化学稳定性，而且还具有较高的介电常数，不易燃烧，可作为不燃溶剂用于锂離子電池中。阻燃溶剂不仅本身不会燃烧，而且能够通过气相阻燃机理，也有可能同时通过凝聚相阻燃机理来阻止其它常规有机溶剂的燃烧。如三甲基磷酸酯（TMP）本身就是优良的阻燃剂，采用它作为锂離子電池有机溶剂无疑可显著改善电池的安全性。TMP具有较好的氧化稳定性，但还原稳定性却很差，它在石墨电极上，在负电势为1.2V时，TMP被无限制地大量还原分解产生CH4、C2H4等气体产物，加入共溶剂EC、PC等可抑制其还原分解，但随着共溶剂含量的增加，电解液的不燃性下降。
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