新型电解液添加剂亚硫酸甘油酯的应用

邢彤 窦加俊(天津金牛电源材料有限责任公司，天津 300400)

0 引言

锂电池在生活中十分常见，可根据其工作原理，加工为手机、笔记本电脑、电动汽车使用电池，但是近年来电池爆炸类事故屡见不鲜，在为电池使用者敲响警钟的同时，还需通过科学方式提升锂电池的使用安全性，在国家推广新能源汽车的视阈下，电动汽车拥有良好的行业前景与发展空间，锂电池自身的电容、电流、电压等属性不但通过有效设置，让锂电池在自身工作期间，达到对应生产环境的使用要求。一般锂离子电池可写出化学表达式，说明锂离子电池是一种聚合物，锂电池内部电解液不但可为锂电池工作带来源源不断的能量，考虑到其本身具有高熔点特点，当电池运行于高温环境时，锂电池也不易自燃。

现有生产技术下，锂电池中存在的DMC等物质较易发生自燃，添加适量硫元素溶剂可帮助提升锂电池的稳定性，在可持续发展理念下，生产具有一定使用年限、作为有害垃圾回收难度小的锂电池，让锂电池的安全性显著提升。在电池自身发生电解反应时，阳极产生的氧化膜会对电池结构造成破坏，为此改变现有电池生产技术，添加亚硫酸酯电解液，也可让其化学性质稳定。

亚硫酸甘油酯对应的衍生物不但利于研究，实验成本偏低，且实验过程较易操作，本身不造成大量污染的同时，因化学反应式较清晰，在生成全新亚硫酸甘油酯环状化合物后，还可让亚硫酸甘油酯衍生物充分与电解液反应，合成苯环过程凸显高效特点，反应过程易控制。亚硫酸甘油酯结构具有对称性，也可生成π键，在合成全新化合物期间能保持稳定化学特性，将其用做电解液时，也间接让电池循环作用能力降低，反映最终结果是生成了多个甘油酯类化合物。

1 电解液添加亚硫酸甘油酯的应用

在电解液添加亚硫酸甘油酯，不但可通过控制反应物剂量方式，让不同种类溶质快速溶解的同时，让对应生成物的产量有所控制。进行添加过程中还需注意副产物带来的不利影响，也可看出相关产物的收益率将在反应12h左右达到最大值，后逐渐趋于稳定，且反应过程速度在前几小时达到最快，为此可考虑在反应12h左右收集溶质，可达到反应预期目标。

考虑到亚硫酸甘油酯的全新衍生物有多个，对应的酯化反应不但让相关羚基完成酯化过程，苯环在反应期间不断生成。苯环要在对应取代位置进入羚基内，对副产物的收集整理也需引起重视，也因反应一般不完全，反应速率呈明显变慢趋势的同时，空间位阻也会随之变化，当衍生物和中间体发生明显异构现象时，因相关原子被固定，不能有效旋转完成一次异构转化的同时，因异构体波峰具有独立特点，生成波峰也将对衍生物含量造成影响。

在添加有差异浓度的电解液时，电池将逐渐失去放电特性，不论是放电速度还是电池剩余容量都有明显下降趋势，电池在反复充放电过程中，电池支持的最大容量将有恢复趋势。电解液在循环作用、发生化学反应期间，电荷也会随电池容量降低而不断减小，直至电池耗尽不再产生电流与电荷。

2 电解液和亚硫酸甘油酯相关内容的思考与探讨

在电解液中添加亚硫酸甘油酯，不但有助于研究锂电池的工作原理，还可通过有效地分析探讨途径，探究相关新能源行业发展趋势与动向。以新能源汽车为例，在我国新能源汽车得以问世后，早期以插电式混合动力汽车为主的能源形式在未得到多数车主认可前，很多人对镍氢电池和铅酸电池的安全性产生怀疑，因国家环保排放标准在逐年更新，最早一批电池的工作原理是将电芯作业于硫酸溶液内，因彼此之间会发生化学反应，可给混动汽车带来一定里程续航。因硫酸与铅的反应速率较快，在反应结束后电池将逐渐失去对汽车的控制作用，在电池技术被人诟病的同时，后续通过优化铅酸电池体积与容量、续航性等多种方式，让电池拥有更广阔的应用前景。

后续还出现镍氢电池以取代早期的铅酸电池，电池作用期间通过内部发生氧化还原反应，让电池得以有效运行。与铅酸电池相比，镍氢电池操作难度小、污染性低，且电池多为碱性，进而成为铅酸电池的取代产品被社会广为利用。锂电池与铅酸电池和镍氢电池相比，具有更低的生产成本，锂本身具有密度小的特点，因对应金属元素外部有双电子层包裹，让锂本身不易被极化，因此在锂电池充放电期间，将具有稳定性质。锂电池一般在正负极位置设置石墨板，电解液作用期间，一般要对电池设置最大容量和实际容量，最大容量值一般在实际电量的1.2倍左右，不同的阴极材料也将对电池使用期间的安全性带来影响。

我国部分城市近年来出现机动车保有量过大、地面交通难以满足需要等问题后，陆续推出了限号政策。锂电池的出现不但为车主提供了丰富多样的选择，使用与电池型号一致的电解液也将让电池良好运行，还需注意到在电解液进行实验期间，充放电速率具有一定变化规律，当电池在低电压状态下放电后，会接续生成一个电压平台，在实现一次充放电过程的同时，电极膜也会随之生成，若在锂电池内添加其他金属元素成分，还可适当改变反应速率。因电池一般有使用寿命，电池在完成一次电解过程后，即会发生一次化学反应，充电与放电期间产生的能量也会发生变化。电池完成一次完全充放电的过程也可视做一次运行循环，也可考虑通过在电解液中用加入添加剂的方式，让电池的运行与循环效率得到显著提升，另外添加剂的使用正确程度也将影响电池往复循环与充放电的速率。在电池充放电的同时，锂元素在电池内部的变化速率与电池循环周期因素息息相关，若在电解液内不添加任何其他元素金属，电池老化现象较突出，主要表现为不能完全充放电，为此展开专项测试。根据锂的金属特性判定电池的预期完全充放电次数，很多电池在实际使用期间曾存在不能完全放电即充电，或过度充电的问题，也将让电池加速老化，电池预期使用寿命也将缩减，后续电池的续航能力也将呈明显萎缩趋势，为此需提升电池的对应质量。

根据锂电池的运行特性，使用测试手段，将三个烧杯中分别添加不含有其他种类溶剂的电解液和丁二酸酯与草酸酯。观察连续充放电期间电压与电阻的变化情况，可得出电池在充放电期间存在阻抗作用，不但影响导电效果，还可分析出电荷量与电池的阻抗能力都在随反应的深入而有所变化。电池自身所带的石墨电极在自然氧化条件下，将逐渐降低化学反应活跃性，随着时间的推移，电池在持续工作多天后，不但在其表面会出现明显的老化特征，电池内部的石墨量也将明显下降，电池的导电性能也将逐渐变差，添加不同种电解液，对反应速率具有一定抑制作用。电池在水中容易将其中的氧化膜电解为其他成分，电池的阻抗性将有所提升，为此加入合适的添加剂将帮助提升电池的运行稳定，这也是电池的日常维护保养所需要的知识。使用添加剂后，不但影响电池的性能与对应电解液的氧化分解能力，还通过生成氧化膜的形式，保护对应电极，因电池的老化与破损一定程度不可避免，对电流量计算发现电流变化趋势较不明显，不但意味着电极的循环作用较好，也说明添加丁二酸酯电解液的电池在执行充放电期间具有极高稳定性，不但电池在充放电过程中可起到保护电极的作用，还有助于让电池提升使用寿命，电池也将具有良好的循环性。

化学反应期间生成的中间体产物具有明显同分异构现象，通过查看对应光谱方式，可有效分析多种衍生物的光谱图。当内部发生化学变化，在位移量接近10时，磁感应强度将达到较低值，若此时出现相同的取代基，波峰将明显凸起并具有单调性特点，若与之相反则会呈双峰，苯环则体现于波峰位置，当位移量为5时，不同波形的峰将具有重叠特点，不但不易准确判断波峰位置，进而判断出生成产物的大致化学结构，

3 结语

在新型电解液中添加亚硫酸甘油酯，不但有助于提升电池的循环性，适当延长使用寿命的同时，还可通过电池内部的氧化还原与酯化反应，形成一层保护膜，保护电极不受破坏的同时，让电池导电性能得以凸显。