电动车及夹杂电动车的飞速兴盛对动力锂离子电池的比能量提出更高的恳求，锂离子电池的比能量与电池的比容量

电动车及夹杂电动车的飞速兴盛对动力锂离子电池的比能量提出更高的恳求，锂离子电池的比能量与电池的比容量和电压成正比。是以，高电压型锂离子电池相符人们对高比能量电池的需求，成为近年来查究的热门。

然而，高电压型锂离子电池的寿命不佳、容量衰减速，而且具有较大的平安隐患。其平安题目很大水平上是因为“气胀表象”(即电池正在贮存和运用经过中，电池内部产起火体惹起电池胀涨的表象)惹起的。

是以，若何欺压高电压型锂离子电池气体的产天生为其普通操纵的环节所正在。目前，对付“气胀表象”的查究尚浅，难以提出行之有用的处置计划。古代的非原位表征步骤寻常是抽取轮回后的电池中的气体实行检测，这种步骤很难确定气体的最低析出电位，同时对付析出气体的出处和中央产品也难以确定，这晦气于对“气胀表象”机理实行深化查究，于是兴盛原位表征手腕对付锂离子电池“气胀表象”机理的查究显得异常紧张。

若何合理欺骗原位表征步骤并勾结非原位表征步骤来解析气体的析出行径和机制成为兴盛高比能量锂离子电池的环节课题之一。将原位红外反射光谱操纵于电化学体例的查究始于20世纪80年代初，它正在检测原料外面的吸附物种、中央产品和最终产品以及查究反映分子正在电极外面成键、配位、取向、转化等经过中阐明了怪异和紧张的效用，有力地鞭策了电化学学科从宏观到微观再到分子水准的兴盛。

本文通过打算一种便于电池气体检测的原位透射红外电解池，欺骗正极原料LiNi0.5Mn1.5O4制备的电极为查究电极，永别查究了电解液体例为碳酸乙烯酯EC+碳酸二甲酯DMC(体积比为1:1)和氟代碳酸乙烯酯FEC+DMC(体积比为1:4)正在初度充电经过中差别电压下的气体形成情景，同时对电解液的电化学不变性及其对5V LiNi0.5Mn1.5O4正极原料电化学功能的影响也实行了查究。

1 测验1.1 电解液和电极的制备电解液:永别量取肯定体积的除水夹杂溶剂对少量锂盐(LiPF6)实行消融，配制成浓度为1 mol/L电解液，静置24h后待用。溶剂有两种，EC+DMC，体积比为1:1；FEC+DMC，体积比为1:4。电极：将正极原料LiNi0.5Mn1.5O4、导电原料(Super P)和PVDF以质料比85:7.5:7.5夹杂，然后再插足适量的NMP溶剂安排膏体的稠密度，正在搅拌器上充满搅拌10h后，运用涂覆器将浆料平均地涂覆正在铝箔上，将涂覆后的极片搬动到线℃真空烘干，运用手动冲片机将干燥后的极片切成直径为14mm的电极片，极片欺骗粉末压片机实行压实，称重后将极片正在线h，结尾搬动到充满高纯氩气的手套箱中待用。

原位透射红外测试用电解池的拼装：将电池池体、正极极片、隔阂、负极极片正在中央地点处开孔，将正极极片、隔阂、负极极片顺次放入池体中，再滴加电解液。池体的上下端开孔处粘贴红外窗口片(氟化钙, CaF2)实行密封，拼装成透射红外电解池，遵循滴加电解液分为两个差别电解池。透射红外电解池 示图谋睹图1。

原位透射红外测试用电池测试前提为：恒流充电，电流密度为20mA/g；电压边界3.5～5.0V。气体红外谱图的收集是每间隔0.1V收集一次。红外谱图是由下列公式界说的：

式中：R(ES)和R(ER)永别为样品电压ES和参比电压ER下的红外谱，本测验全面的参比谱图均为电池电压正在4.0V时所收集的红外谱图。测试电池选CR2025型扣式电池，其就业电极为LiNi0.5Mn1.5O4电极，隔阂为聚丙烯薄膜，辅助电极为金属锂片，电解液为上文所述两种溶剂体例的LiPF6电解液。拼装电池正在高纯氩气手套箱中实行。LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池的线性扫描伏安测试(LSV)正在电化学就业站(CHI660E)长进行。采用CT3008A新威测试仪对电池实行恒流充放电测试，电压边界为3.5～5.0 V，电流密度为20 mA/g。计时电流法测试是将LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池正在20mA/g下轮回两次后，第三次充电至5.0V后正在5.0V下恒压10h并记载电流的改变。

图2为差别电解液体例正在初度充电经过中差别电压下的气体形成情景的红外谱图，谱图中差别波数对应的官能团如下：3720cm-1对应于CO2弯曲振动和过错称伸缩振动的勾结；3 000cm-1阁下的接收峰对应于-CH的伸缩振动，2360、2340cm-1处接收峰对应于CO2气体，1762、1607cm-1对应于C=C伸缩振动，1470～1360cm-1对应于-CH2、-CH的对称弯曲振动及-CH3的过错称弯曲振动。

由图2可知，体例为EC+DMC电解液电池正在4.4V着手有气体形成，体例FEC+DMC电解液电池正在4.7V时才有少量的气体形成，这证明FEC电解液正在高电压下的分化速度小、产胸宇少。为了说明电解液氧化不变性，欺骗线性扫描伏安法(LSV)测试了差别体例电解液正在LiNi0.5Mn1.5O4电极上的氧化反映，测验结果如图3(a)所示，FEC+DMC体例电解液正在高的电位下氧化电流低于EC+DMC体例，这证明FEC基电解液比旧例碳酸酯基电解液具有更高的氧化不变性，该测验结果与气体红外测试结果仍旧相同。

图 3 含差别电解液的 LiNi0.5Mn1.5O4/Li 电池的LSV弧线和电流-年光弧线为了进一步验证以上测验结果，对差别电解液体例正在充电电压5.0V下仍旧10h时期的电流改变实行了测试，测试结果如图3(b)所示，FEC基电解液体例恒压阶段的电流比EC基电解液小，这也证明FEC基电解液体例具有较高的氧化不变性。

图4为LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池正在差别电解液体例中的轮回功能和库仑功用弧线原料正在EC+DMC、FEC+DMC体例中的初度放电比容量永别为127.8、130.0 mAh/g，100次轮回此后FEC+DMC体例电池的容量仍旧率为97.9%，高于EC+DMC体例的95.2%；同时，正在轮回经过中含FEC+DMC体例电池的库仑功用彰彰高于含EC+DMC体例电池，这证明FEC基电解液有利于提LiNi0.5Mn1.5O4原料的轮回不变性。

图 4 LiNi0.5Mn1.5O4电极正在差别电解液体例中的轮回功能弧线电极为查究电极，欺骗原位透射红外电解池装配查究了电解液体例EC+DMC和FEC+DMC正在初度充电经过中差别电压下的气体形成情景。FEC基电解液正在4.7V时有少量的气体形成，证明FEC基电解液有用地欺压了电解液正在高电压下的分化。勾结电解液的LSV测试和恒压测试，可知FEC替换EC动作共溶剂后普及了电解液的电化学不变性。同时，正在FEC+DMC电解液体例中，LiNi0.5Mn1.5O4原料具有优越的轮回不变性，100次轮回后其容量仍旧率高达97.9%。