理想的鋰離子電池適用的溶劑應(yīng)該具有高的氧化電位和低的還原電位。表2-6是Xu總結(jié)的鋰離子電池常用溶劑碳酸脂、丁內(nèi)脂、醚類(lèi)的氧化或分解電位。從表中可以看出。碳酸醚或其它脂類(lèi)物質(zhì)具有高的陽(yáng)極穩(wěn)定性，而醚類(lèi)的陰極電化學(xué)穩(wěn)定性相對(duì)較高.例如，碳酸脂的氧化電勢(shì)大于4.8V，而醚類(lèi)的氧化電位一般小于4.2V且容易發(fā)生聚合，因此在較低的電壓下，醚類(lèi)就可能發(fā)生分解，引起電池能量的降低，劉電池的安全性不利。另外，某些含有強(qiáng)極性官能團(tuán)的溶劑(如乙醚、環(huán)丁醚、二甲亞隊(duì)等)具有非常高的穩(wěn)定性，如環(huán)丁砜的電化學(xué)窗口人約6.1V。

所有用于鋰離子電池電解液的溶劑組分的還原電位均高于金屬鋰的電極電位.它們?cè)陔姵爻浞烹娺^(guò)程中會(huì)在負(fù)極表面還原。例如，Zhang等曾利用循環(huán)伏安法以0.lmol/LLiClO4/THF6溶液作為支持電解質(zhì)，詳細(xì)研究了EC.PC,DEC,DMC和VC在金等惰性電極表面的還原過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)EC,VC和PC的還原電壓分別是1.6V,1.4V,1.6V。還原電位的不同實(shí)際上就決定了電極表面鈍化膜的組成。這對(duì)于電解液與電極的相容性具有重要的影響。

在鋰離子電池中，為了獲得較高的單體電池電壓，正極材料常傾向于選擇高電勢(shì)的嵌鋰化合物.如LiCoO2、LiNiO2,UMn204等。這些電極材料對(duì)電解液的氧化性具有不同的影響。圖2-13顯示線(xiàn)性碳酸脂DMC和EMC在玻璃炭電極1:的氧化電位可達(dá)到6.0V.80].但以尖晶石I.iMn2O。作為1二作電極時(shí)，二者在4.5V就可以氧化分解。這種氧化電位的電極材料依糧性不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為足LiMn204電極表而積人的緣故，更重要的原因可能的是電極表面活性物質(zhì)對(duì)電解過(guò)程的催化。

Imhof等以L(fǎng)iNiO2作正極材料時(shí)，當(dāng)電壓為4.2V(vs.Li+/Li)時(shí)就可以觀(guān)洲溶劑發(fā)生了分解.有二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生。但若使用LiCoO2或LiMn2O作為工作電極，超過(guò)1.8V才可能出現(xiàn)同樣現(xiàn)象。

Xu總結(jié)的部分電解液體系在不同嵌鋰化合物正極材科上的穩(wěn)定性。從表中不難看出，含硫電解液的穩(wěn)定性較高.含脂類(lèi)電解液的穩(wěn)定性普遍高于醚類(lèi)。圖2-14是55℃時(shí)尖晶石LiMn2O4電極材料在EC十DEE和EC十DMC電解液中的伏安圖。從圖中可知.3.9V和4.1V兩個(gè)氧化峰分別對(duì)應(yīng)于鋰離廠(chǎng)的脫嵌。當(dāng)電壓超過(guò)4.4V時(shí).1.Otnol/LLiCIO.,/EC+DEE一匕解液中iLiPF,/EM('"+ii電極材料的電化學(xué)穩(wěn)定性1.Omol/L1.iPFR/EC'+I)M，電解液即使是在5V時(shí)電流密度仍然很小，說(shuō)明它的抗氧化性能非常好，因此，使用線(xiàn)性脂類(lèi)更有利于電池安全性的提高。