為了分析鋰離子電池在實際使用中的電解液分解機理，德國明斯特大學的Jonas Henschel（第一作者）和Sascha Nowak（通訊作者）對經(jīng)過實際使用后的來自五家供應商的鋰離子電池進行了詳細的分析。

 

用于研究的5Ah方形鋰離子電池是從電動汽車模塊上拆解而來，其正極為NCM，負極為石墨，電池在手套箱中進行拆解，然后用鋁制小瓶收集電解液，然后立刻進行冷凍保存，并采用不同的方法進行分析。

 

試驗中的電池主要來自5個供應商，由于所有的電池都來自于實際使用后的電動汽車，因此電解液的配方只能通過定性或定量的分析獲得，為了分析鋰離子電池電解液的配方，作者采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對來自5個廠商的19款電解液樣品進行了分析，分析結(jié)果如下圖所示。從圖中能夠看到，EC溶劑作為一種能夠促進穩(wěn)定SEI膜形成的溶劑，所有的電解液中都出現(xiàn)了EC的身影，含量在19-25%之間，而另兩種線形溶劑EMC、DMC也幾乎存在所有的電解液類型之中，含量分別為20±2%和25±2%。從這里我們可以注意到幾乎所有的電解液都是基于EC、DMC和EMC的三元體系，而PC溶劑則應用比較少，僅在E1樣品中能夠觀察到少量的存在。

 

 

從上面的電解液溶劑成分分析可以看到多數(shù)電解液中都含有DMC、EMC等溶劑成分，這兩種溶劑在使用中會發(fā)生酯交換反應，生成類似結(jié)構的DEC，這也是我們在多數(shù)的電解液中都發(fā)現(xiàn)存在少量DEC的原因（0.3-1.3%），但是如果我們在電解液中添加劑負極成膜添加劑，能夠有效的抑制這種酯交換反應，這也表明這些電解液中都至少含有一種電解液成膜添加劑，從而有效的降低了電解液中DEC的含量。

 

在鋰離子電池中除了溶劑會發(fā)生分解反應外，電解液中的LiPF6也會發(fā)生分解反應，通常我們認為鋰鹽的分解主要是由于電解液中存在的微量水分，下圖展示了LiPF6可能的分解反應。通常而言，商業(yè)鋰離子電池電解液中的水分含量小于20mg/L，但是在這些從電動汽車上拆解下來的電池水分含量遠遠高于這一數(shù)值（995，643，113和290 mg L-1）。LiPF6在水分作用下分解產(chǎn)生的產(chǎn)物POF3，由于反應活性比較高，因此我們只在部分的電解液中檢測到了POF3的存在，但是我們在所有的電解液中都檢測到了POF3的進一步分解產(chǎn)物DFP。雖然DFP是LiPF6的一種分解產(chǎn)物，但是實際上DFP能夠幫助形成更加穩(wěn)定的SEI膜，從而提升電池的循環(huán)性能。在LiPF6分解的過程中還形成了少量的HF，HF最終在負極形成LiF，成為SEI膜的一部分。