钜大LARGE | 点击量：854次 | 2023年11月02日
分析锂电池碳酸酯及其性质
锂离子电池碳酸酯及其性质碳酸盐岩是锂离子电池行业使用的第一种有机溶剂，在锂离子电池行业(包括早期的锂一次电池、锂二次电池、现在的锂离子电池、锂聚合物电池等)中起着不可替代的用途。锂离子电池中常用的碳酸盐可分为循环碳酸盐和线性碳酸盐。
1、循环碳酸
(1)基本理化性质
碳酸丙烯(PC)和碳酸乙烯(EC)是锂离子电池可充电电解液中最重要的两种有机溶剂。PC为无色、透明、微芳香的常温常压液体，相对分子质量102.09，密度(25℃)1.198g/cm3，凝固点-49.27℃，低温性能好。PC闪点为128℃，燃点为133℃，沸点为242℃，折射率为1.4209~1.4218，介电常数较高(25℃时为66.1℃)。PC易溶于苯、乙醇、丙酮等有机溶剂中，关于某些无机盐、二氧化碳、硫化氢和某些有机硫化物有较大的溶解度，可作为高效脱硫、脱碳的溶剂。此外，PC具有较高的化学、电化学和光学稳定性，可以在恶劣条件下使用。缺点是PC具有一定的吸湿性，可能对电解液中的水分控制有一定的影响。
(2)碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的制备
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
光气法是工业上最早制备PC和EC的方法，它是用乙二醇或丙二醇合成光气。由于光气毒性大，对环境污染严重，已被禁止使用。另一种常用的方法是酯交换法，重要用乙二醇/丙二醇酯交换碳酸二乙酯制备环状碳酸酯。这种方法的原料昂贵，作为催化剂的有机锡毒性更大，基本上已经不再使用。
(3)其他环状碳酸盐岩溶剂
通过在PC和EC的甲基或亚甲基位置引入-cl、-f等官能团，可以得到一系列新的碳酸盐岩溶剂。卤素原子的引入降低了电解质的熔点，提高了闪点，有利于提高电解质的低温安全性。电池在氟碳酸形成的电解液中的循环效率和安全性也得到了改善。例如，由PC甲基上的氟取代三个氢形成的TFPC具有很高的闪点(134℃)，提高了电解液的耐火性能。
2、线性碳酸
常用的线性碳酸盐岩有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲基乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲基丙酯(MPC)。由于循环碳酸盐岩普遍具有高粘度和熔点，因此常与低粘度、低熔点的线性碳酸盐岩混合使用，以获得更好的性能。
(1)线性碳酸盐的基本理化性质
DMC为常温无色液体，熔点为4.6℃，沸点为90℃，闪点为18℃。它是一种无毒或微毒性的产品，可以与水或酒精形成共沸物。DMC具有独特的分子结构，含有羰基、甲基、甲氧基等官能团，反应活性多样。可作为羰基化、甲基化试剂、汽油添加剂、聚碳酸酯合成原料等。
DEC的结构与DMC相似。它是一种室温下的无色液体，熔点极低，为-74.3℃(不是一般文献报道的-43℃)。沸点(126.8℃)、闪点(33℃)略高于DMC，毒性大于DMC。DEC溶于酮、醇、醚、酯等，不溶于水。DMC和DEC都具有低粘度(0.58mpa)。和介电常数(3.11和2.82)，通常不单独用作锂离子电池电解质的溶剂，而是作为共溶剂。
EMC和MPC为不对称线性碳酸盐，熔点、沸点和闪点与DMC和DEC相似，但热稳定性差，易在碱性条件下通过酯交换反应生成DMC和DEC。与DMC和DEC不同的是，以EMC或MPC为单一溶剂的电解液在相同的条件下具有优异的电化学性能。
近年来，为了提高线性碳酸盐岩的热稳定性，合成了部分或全部含氟碳酸盐岩。这些溶剂熔点低，阳极稳定性高，安全性好，热稳定性好。但该系统的应用前景尚不明朗，要进一步深入研究
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