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碳酸乙烯亞乙酯（VEC）又叫4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮，主要用作鋰二次電池中的高反應(yīng)活性的成膜添加劑。碳酸乙烯亞乙酯具有較高還原電位，在化成過程中優(yōu)先于電解液在石墨負(fù)極表面發(fā)生電化學(xué)還原反應(yīng)，形成較厚、阻抗較大的SEI膜。該膜在常溫乃至高溫環(huán)境下較為穩(wěn)定，不易分解，抑制了發(fā)生在石墨負(fù)極表面的電解液的還原分解反應(yīng)，減少了氣體產(chǎn)物的生成，避免了負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)及性能受到破壞，提高了電池在常溫，特別是高溫循環(huán)下的容量保持率，并抑制了電池的氣脹。該SEI膜具有良好的循環(huán)性能，但阻抗較大，不利于電極的嵌脫鋰反應(yīng)，首次充放電容量及效率較低。
以丁烯二醇和碳酸二烷基酯為起始原料，在間歇式反應(yīng)器中，加入3-4-DHB為4050g（45.96mol）、DMC為8280g（9193mol）、SM-30為412g（相對于100重量份的3,4-DHB, SM的重量份為31），在反應(yīng)溫度為30℃、反應(yīng)壓力為0.2kgf/cm2G以下的條件下，進行共2小時的反應(yīng)。在此過程中，1小時反應(yīng)后的生成混合物及2小時反應(yīng)后的生成混合物的組成如以下所示。
鋰電池成膜添加劑
VEC具有較高的介電常數(shù)，較高的沸點和閃點，有利于提高鋰離子電池的安全性能。VEC在1.35V開始分解，能在片狀石墨上形成穩(wěn)定和致密的SEI膜，有效地阻止PC和溶劑化鋰離子共同嵌入石墨層間，將電解液的分解抑制到最小程度，進而提高鋰離子電池的充放電效率和循環(huán)特性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，當(dāng)將一定量 VEC 加入電解質(zhì)中在適宜溫度下將顯著改善陰極金屬的循環(huán)表現(xiàn)。在多次充放電循環(huán)后，所保留的放電能力可以從 68.8% 提高到 84.8% 。根據(jù)測試結(jié)果，加入 VEC 后可使得 CO2 峰在第二次充放電循環(huán)時的消失，并使 CO2 釋放量顯著減少。這說明了陰陽兩極在 VEC 的參與下都形成了穩(wěn)定的SEI層。
2.有機合成
碳酸乙烯亞乙酯也被應(yīng)用于有機合成，如在有機分子結(jié)構(gòu)中引入烯丙基醇基團。下圖為在過渡金屬催化下使用碳酸乙烯亞乙酯向吲哚或二氫吲哚中引入烯丙基醇的反應(yīng)式。
[1] 呂仁洙，禹柄元，尹成雨，碳酸乙烯亞乙酯的制造方法，CN 200910008349，申請日2008-02-26
[2] 楊光, 付呈琳, 廖紅英, et al. 碳酸乙烯亞乙酯對鋰離子電池性能的影響[J]. 電池, 2012.
[3] Sharma S , Shin Y , Mishra N K , et al. Rhodium-catalyzed mild and selective C–H allylation of indolines and indoles with 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one: facile access to indolic scaffolds with an allylic alcohol moiety[J]. Tetrahedron, 2015, 71(16):2435-2441.