介紹

3-氧雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2,4-二酮（OHD）具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，包含一個(gè)氧雜雙環(huán)骨架和兩個(gè)羰基，不飽和度（DU）高于傳統(tǒng)碳酸酯類溶劑。這種結(jié)構(gòu)賦予其較高的反應(yīng)活性，尤其是三元環(huán)的環(huán)張力使其易參與電極界面反應(yīng)，為形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）層提供了基礎(chǔ)。

3-氧雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2,4-二酮

鋰離子電池電解液添加劑

3-氧雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2,4-二酮作為一種新型電解液添加劑，主要用于改善鋰離子電池界面穩(wěn)定性方面。在Li?.?(Mn?/?Ni?/?Co?/?)?.?O?/石墨電池體系中，3-氧雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2,4-二酮的添加顯著提升了高溫循環(huán)性能。當(dāng)Gen2電解液（1.2MLiPF?inEC:EMC=3:7）中加入0.2wt%OHD時(shí)，電池在55℃、1C倍率下循環(huán)200次后，容量保持率從純電解液的60%提升至82%，且無明顯阻抗增長；但過量添加（如1.0wt%）會(huì)導(dǎo)致容量保持率降至50%，并伴隨阻抗急劇增加，表明3-氧雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2,4-二酮的用量控制極為重要。

作用機(jī)制

3-氧雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2,4-二酮的作用機(jī)制與其參與SEI層形成密切相關(guān)。電化學(xué)分析顯示，OHD在初始充電過程中于約2.25V處發(fā)生分解，與碳酸乙烯酯（EC）的分解峰（2.83V和2.89V）形成競(jìng)爭(zhēng)，通過調(diào)控SEI層組成減少電解液持續(xù)分解。對(duì)稱電池阻抗測(cè)試證實(shí)，OHD主要影響石墨陽極界面，通過形成更穩(wěn)定的SEI層抑制阻抗增長，而對(duì)正極的影響較小。

 作用路徑

FTIR光譜顯示，含0.2wt%3-氧雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2,4-二酮的電池陽極表面SEI層中，羰基（C=O）和醚鍵（C-O）結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，新形成的1557cm?1峰表明OHD分解產(chǎn)物參與了SEI構(gòu)建；SEM圖像顯示，適量OHD可形成均勻的界面層，而過量則導(dǎo)致厚層堆積，加劇阻抗。密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，OHD還原后通過異構(gòu)化生成檸康酸酐陰離子等活性物種，與EC或自身發(fā)生聚合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的SEI層，這一過程在能量上具有可行性[1]。

參考文獻(xiàn)

[1]Electrolytes; Study Results from Argonne National Laboratory Provide New Insights into Electrolytes (Molecular Engineering toward Stabilized Interface: An Electrolyte Additive for High-Performance Li-Ion Battery)[J].Journal of Engineering,2015.