电解质有机溶剂是锂离子电池电解质的重要组成部分，在溶解锂盐方面发挥着重要作用。它对锂盐的溶解度、电解质的导电性、电池的循环效率、可逆容量和安全性具有重要影响。优化有机电解质的组成、提高有机电解质的电导率和降低极化是提高电池性能的最重要途径之一。

电解质有机溶剂的介电常数直接影响锂盐的溶解和解离过程。介电常数越大，锂盐越容易溶解和解离。电解质有机溶剂的粘度对离子的移动速度有重要影响，粘度越小，离子的移动速率越快。

因此，锂离子电池的电解质倾向于选择那些介电常数高、粘度低的电解质有机溶剂。在实际情况下，具有高介电常数的电解质有机溶剂的粘度必须相对较大，并且具有低粘度的电解质有机溶液的介电常数也必须较小。

在实际应用中，通常将其与具有大介电常数的电解质有机溶剂和具有低粘度的电解质有机溶液混合以使介电常数相对较大，并且将具有相对较小粘度的混合溶剂用作锂离子电池的电解质。因此，通过优化电解质有机溶剂的组成，电解质可以获得最高可能的电导率。

作为最好的锂离子电池电解液溶剂，它应尽可能满足以下要求：

● 低熔点、高沸点、低蒸气压，工作温度范围宽；

● 高介电常数和低粘度，导致高电导率；

碳酸盐电解质有机溶剂

碳酸盐是锂电池行业最早使用的电解质有机溶剂，在锂电池行业中具有不可替代的地位。锂电池中常用的碳酸盐溶剂可分为两种：环状碳酸盐和线型碳酸盐。

一种是环状碳酸酯，碳酸乙烯酯（EC）和碳酸丙烯酯（PC）是锂离子电池电解质中两种最重要的环状碳酸酯电解质有机溶剂。PC在常温常压下为无色、透明、略带芳香的液体，闪点为128°C，燃点为133°C。PC具有低熔点（-49°C），即使在低温下，含有PC的电解质仍具有高电导率。

在基于PC的电解质中，锂离子嵌入石墨的过程伴随着PC的共嵌入现象。通常添加添加剂或共溶剂以在石墨电极表面形成稳定的SEI膜，从而抑制PC共嵌入损坏电极。一般认为，碳酸丙烯酯PC可有效抑制碳酸乙烯酯EC在低温下的结晶，并可有效提高锂离子的低温性能。

电池的高低温性能测试结果表明，与不含PC组分电解质的电池相比，含有PC的电池在70°C的高温和-10°C的低温下的放电容量要高得多。EC的结构与PC非常相似，比PC少一个甲基，这是PC的同系物。

EC在室温下为无色晶体，闪点为160°C，热安全性高于PC，粘度略低于PC，介电常数远高于PC，甚至高于水。它可以完全溶解或电离锂盐，这对提高电解质的导电性非常有益。

EC的热稳定性相对较高，加热至200°C时仅发生少量分解，但在碱性条件下容易分解，可与甲醇进行酯交换反应生成碳酸二甲酯或乙二醇。EC的混溶性高于PC，并且可以以任何比例与水混溶。

第二种是线性碳酸盐。常用的线性碳酸酯包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、甲基碳酸乙酯（EMC）和碳酸甲基丙酯（MPC）。线性碳酸酯通常具有低粘度和低介电常数，不能单独用作锂离子电池电解质的良好溶剂，必须与环状碳酸酯一起使用。DMC在室温下为无色液体，闪点为18°C。它是一种无毒或低毒的产品，可与水或酒精形成共沸物。

DMC具有独特的分子结构，其分子结构含有羧基、甲基和甲氧基等官能团，因此具有多种反应性。DEC的结构与DMC相似，在室温下为无色液体，闪点为33°C，略高于DMC，但也比DMC更具毒性。DEC可溶于酮、醇、醚、酯等，但难溶于水，具有类似于醚的气味。

EMC和MPC是不对称的线性碳酸酯，它们的熔点、沸点和闪点接近DMC和DEC。然而，它的热稳定性较差，在碱性条件下容易加热或酯交换生成DMC和DEC。与环状碳酸酯相比，线性碳酸酯具有低熔点、低粘度和低介电常数，并且它们以任何比例与EC混溶。

由EC和DMC的混合溶剂制备的电解质受益于这两种溶剂的优点，同时弥补了另一种溶剂的缺点，并且具有良好的电化学稳定性窗口。目前，商用锂离子电池的电解质溶剂是由EC和一种或两种线性碳酸酯组成的混合溶剂。

羧酸酯电解质有机溶剂

最重要的环状羧酸盐溶剂是γ-丁内酯（BL），它已用于一次锂电池，液体范围温度相对较宽，所形成的电解质的电导率与EC+PC电解质的电导率相似，并且它还可以形成类似碳酸盐的钝化膜。

然而，BL在暴露于水中时容易分解，具有高毒性，其循环效率远低于碳酸盐电解质有机溶剂，因此很少用于锂离子电池。

线性羧酸酯主要包括甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、丁酸甲酯（MB）和丙酸乙酯（EP）。这些酯的冰点平均比碳酸盐低20-30°C，粘度更低，因此可以改善电解质的低温性能。

酯类电解质有机溶剂

醚电解质有机溶剂分为环醚、链醚、冠醚及其衍生物。环醚主要包括四氢呋喃（THF）、2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF），1,3-二氧戊环（DOL）和4-甲基-1,3-二氧杂环戊烷（4-MeDOL）等。

链醚主要包括二甲氧基甲烷（DMM）、1,2-二甲氧乙烷（DME）、1,2二甲氧丙烷（DMP）和二甘醇（DG）。冠醚和隐窝酸盐可以与锂离子形成涂层型结合，大大提高锂盐的溶解度，实现阴阳离子对的有效分离和锂离子与溶剂分子的分离。

这不仅可以提高电解质的导电性，还可以减少在充电过程中溶剂共插和分解的可能性，但昂贵和有毒的冠醚化合物限制了它们的应用。

新型电解质有机溶剂

为了提高锂离子电池的整体性能，人们开始开发新的电解质有机溶剂。目前，对新型溶剂的研究主要集中在两个方面：不易燃和阻燃电解质有机溶剂。通过将卤素原子引入常用的电解质有机溶剂分子中，可以降低电解质有机溶剂的可燃性，甚至完全可燃。

用卤素原子取代PC分子中甲基的氢原子，得到了新的化合物，如三氟碳酸丙烯酯（CF-EC）J67，它具有非常好的物理和化学稳定性，但也具有高介电常数，不易燃烧，并且可以用作锂离子电池中的不易燃溶剂。

阻燃溶剂不仅自身不燃烧，而且可以同时通过气相阻燃机理和冷凝相阻燃机理防止其他常规电解质有机溶剂的燃烧。例如，磷酸三甲酯（TMP）本身是一种出色的阻燃剂，将其用作锂离子电池的电解质有机溶剂无疑可以显著提高电池的安全性。

TMP具有良好的氧化稳定性，但还原稳定性较差，它位于石墨电极上，当负电位为1.2V时，TMP被不受限制地大量还原和分解，产生CH4、C2H4等气体产物。添加EC和PC等共溶剂可以抑制其还原和分解。然而，随着共溶剂含量的增加，电解质的不可燃性降低。

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