郑州二氟磷酸锂;24389-25-1
二氟磷酸锂
二氟磷酸锂（化学式：LiPO2F2）是一种无机化合物，常温下呈白色粉末状。主要作为锂离子电池电解液添加剂，应用于智能手机、电动汽车等二次电池领域 。
该化合物通过在电极界面形成保护膜，可提升锂电池的高低温循环性能并降低自放电率，同时减少电解液中六氟磷酸锂的用量。其制备采用无水环境下的化学合成法，以P2O5、LiF和POF3为原料，在特定温度与压力条件下反应生成，经结晶纯化后产物纯度达99.7% 。
二氟磷酸锂（LiPO2F2）作为锂离子电池电解液添加剂，近年来在提高电池性能方面引起了广泛关注。本文将详细介绍LiPO2F2的基本性质、用途、作用机理、使用量、适用电芯体系以及优缺点，并提出相应的改善措施。
1、二氟磷酸锂基本性质与用途
LiPO2F2是一种白色结晶或粉状物末质，分子量为151.9，易溶于水和低浓度的甲醇、乙醇、丙醇及碳酸酯等有机溶剂。它主要用作锂离子电池电解液的添加剂，以改善电池的循环稳定性和倍率性能。LiPO2F2在电解液中通过形成稳定的固体电解质界面（SEI）膜，显著降低电池界面阻抗，升从而提电池的整体性能。
2、二氟磷酸锂作用与反应机理
LiPO2F2在电解液中的主要作用是通过其分解产物在电极表面形成稳定的SEI膜，抑制电解液的氧化分解和副反应。具体而言，LiPO2F2在负极表面形成富含LixPOyFz和LiF成分的SEI膜，这不仅提高了电池的循环稳定性，还降低了界面阻抗。在正极上，LiPO2F2同能生样成稳定的界面膜，保护电极结构完整性，提高电池的倍率性能和循环寿命。
研究表明，LiPO2F2的引入可以有效抑制LiPF6的分解，减少HF的生成，从而提高电解液的稳定性。此外，LiPO2F2在高电压条件下表现出优异的性能，能够抑制电解液的氧化分解，提电升池在高温和低温环境下的性能。
3、二氟磷酸锂应用效果
提高低温性能
在低温条件下，二氟磷酸锂能够显著提升锂离子电池的电化学性能。例如，在-40℃的低温条件下，添加二氟磷酸锂的电池比放电容量提高了145.6%，显示出其在超低温应用中的巨大潜力。此外，实验结果表明，在-40℃的温度下，以0.1 C的电流密度进行低温放电测试时，电池的放电比容量达到137.5 mAh/g，远高于基础电解液电池的放电比容量。
改善高温性能
在高温条件下，二氟磷酸锂可以抑制正极表面的分解并防止电解液溶液的氧化反应，从而改善高温储存后的输出特性以及溶胀特性。研究还发现，LiPO2F2能够略微拓宽电解液的氧化窗口，并略微提高电池的首次效率及倍率循环性能。
提高倍率性能
二氟磷酸锂在负极表面形成的界面膜不仅提高了离子导电性，还显著提升了电池的倍率性能。例如，在高倍率下，LiPO2F2能够改善LiCoO2/石墨、NCM523/石墨等电池的性能。
4、二氟磷酸锂使用量与适用电芯体系
LiPO2F2的使用量通常为电解液总质量的1%至3%之间。例如，在一些研究中，使用了3 wt%的LiPFO22作为添加剂，以改善电池性能。这种低用量的使用策略不仅有效提升了电池性能，而且保持了电解液的高离子导电率。
LiPO2F2适用于多种电芯体系，包括锂金属电池、锂离子电池等。它在高电压NCM/石墨电池中表现出色，能够显著提高电池的容量保持率和循环稳定性。此外，LiPO2F2也适用于高温和低温环境下的电池应用，使其成为一种多功能添加剂。
5、二氟磷酸锂优缺点及改善措施
优点：
提高循环稳定性和倍率性能：LiPO2F2形成的SEI膜有能效降低界面阻抗，提升电池的循环寿命和倍率性能。
增强高温和低温性能：LiPO2F2在极端温度条件下仍能保持良好的电池性能。
抑制电解液分解：通过形成稳定的界面膜，抑制电解液的氧化分解和副反应。
缺点：
溶解度较低：LiPO2F2在某些溶剂中的溶解度较低，可能影响其在电解液中的均匀分布。
可能增加界面电阻：尽管LiPO2F2能形成稳定的SEI膜，但在某些情况下可能会增加界面电阻。
改善措施：
优化添加剂配方：通过与其他添加剂如VC、ES等协同使用，可以进一步优化SEI膜的组成和性能。
改进制备工艺：采用更高效的制备工艺以提高LiPO2F2在电解液中的溶解度和分布均匀性。
研究新型添加剂：探索其他具有类似功能的新型添加剂，以替代或与LiPO2F2协同使用，提升整体电池性能。
二氟磷酸锂结论
二氟磷酸锂（LiPO2F2）作为一种高效的电解液添加剂，在提升锂离子电池性能方面具有显著优势。其通过形成稳定的SEI膜，有效降低了界面阻抗并抑制了电解液的氧化分解。尽管存在溶解度低等缺点，但通过优化配方和制备工艺，LiPO2F2仍有望在未来的电池技术中发挥重要作用。随着研究的深入和技术的进步，LiPO2F2的应用前景将更加广阔。
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