电解液中VC含量对磷酸铁锂低温性能的影响

一、前言及VC的功能介绍

碳酸亚乙烯酯（Vinylene Carbonate, VC）具备出色的高低温适应性，在电解液中添加VC，能提高锂电池在负极表面形成更稳定的SEI膜。
因此VC的含量对磷酸铁锂电池的性能具有较大的影响，本文专门研究了VC含量对磷酸铁锂电池低温环境下电化学性能的影响。
磷酸铁锂电池因其高安全性、长循环寿命、环境友好和成本较低等优点，在新能源汽车及储能领域得到广泛应用。然而，其在低温环境（尤其是-20℃以下）下存在放电容量衰减、能量保持率下降等问题，制约了其在寒冷地区的使用。为解决这一问题，常在电解液中添加VC等功能性添加剂，以改善电解液的低温离子电导率、抑制副反应、稳定电极界面，从而提升电池的低温性能。

二、实验设计

文章研究制备了四种不同VC含量（3.0%、3.2%、3.5%、3.8%）的磷酸铁锂电池电解液，并组装成软包电池。正极采用LiFePO₄，负极采用人造石墨。所有电池在相同工艺条件下制备，并进行化成与分容。通过对各组电池在-30℃环境下进行电化学测试，系统比较了其低温放电容重、直流内阻（DCR）、能量效率及循环寿命等关键性能指标。

三、主要研究结果

1.低温放电容量

通过对电池进行低温环境下的CV曲线测试，并对CV曲线积分面积计算出电池的容量。

VC含量为3.5%时，电池在-30℃下的放电容重最高（5.6 Ah），显著优于其他组（3.0%、3.2%、3.8%分别对应4.6 Ah、5.0 Ah、5.0 Ah）。
适量VC可降低电解液凝固点、提高离子迁移率，抑制溶剂结晶，从而改善低温放电性能。

2.直流内阻（DCR）

对电池进行DCR测试，其中VC含量为3.5%时，DCR最低（0.76 mΩ），表明其界面阻抗较小，锂离子传输效率较高。
VC含量过高（如3.8%）反而会导致DCR上升，说明过量VC可能增加界面反应阻抗。

3.低温能量效率

当VC含量为3.5%时，电池在-30℃下的能量效率最高（82.0%），优于其他组（72.5%~79.0%）。

这归因于VC促进形成稳定的SEI膜，减少极化损失，提升能量转换效率。

4.循环寿命

经过300次循环后，VC含量为3.5%的电池容量保持率最高（97.5%），表现优于其他组（90.0%~96.1%）。
VC能在循环过程中动态修复SEI膜缺陷，抑制电解液分解与产气，从而延长电池在低温下的循环寿命。

四、作用机制分析

VC在首次充放电过程中优先于溶剂分子在石墨负极表面还原，形成致密且富含Li₂CO₃等无机成分的SEI膜，该膜具有较高的锂离子扩散系数。• 适量VC可优化电解液溶剂化结构，降低黏度，提升低温离子电导率。• 过量VC则可能导致SEI膜过厚或阻抗增加，反而不利于性能提升。

文章虽然做了不同添加量VC的实验对比，同时也进行了一定的测试，得到了该实验中最佳的VC含量。但是，并没有不添加VC的对比组，不能说明添加了VC电池的性能就会变得更好。另外，文章对VC的机理分析仅仅是通过一定的文字表述，并没有做更深入的探究和表征。文章内容，大家可以做个参考。