介绍
1,3-丙烷磺内酯可以作为锂离子电池电解液功能添加剂，尤其适配富锂层状氧化物、高镍三元等高电压正极体系的锂电产品，能有效调控电极-电解液界面稳定性，提升电池循环寿命与电化学性能。
图一 1,3-丙烷磺内酯
电化学氧化行为
通过LSV测试表征了添加了1,3-丙烷磺内酯的电化学氧化分解行为，结果显示，氧化分解电位均低于基础电解液，在4.3 V前，含添加剂的电解液均出现了明显的氧化电流升高，对应添加剂的优先氧化反应，随后氧化电流趋于稳定。1,3-丙烷磺内酯可在OLO正极充电过程中，先于EC、EMC等基础电解液溶剂发生氧化分解，可提前在正极表面形成界面保护膜，避免基础电解液在高电压下的持续不可逆分解。
图二 LSV曲线结果
循环性能
扣式半电池的循环测试结果显示，不同电解液体系的电池初始充放电比容量均接近200 mAh・g⁻¹，说明1,3-丙烷磺内酯的加入未对电池的初始嵌脱锂行为产生明显负面影响。但随着循环次数增加，不同体系的容量保持率出现显著差异：30 次循环后，含1,3-丙烷磺内酯的电池容量保持率达 93.9%，极化程度更低。
调控作用
电解液中过渡金属的溶解量与电池循环容量保持率呈显著负相关。其中，1,3-丙烷磺内酯改性组的电解液中过渡金属溶出量最低，低于 20 ppm。表明1,3-丙烷磺内酯在正极表面形成的界面膜，可有效隔绝高活性的正极材料与电解液的直接接触，显著抑制高温与高电压下的过渡金属溶解，而过渡金属溶解的减少，不仅可避免正极材料结构的持续破坏，还能减少过渡金属在负极表面的还原沉积，从而从正、负两极同时缓解电池的性能衰减。
稳定性
50 次循环后的1,3-丙烷磺内酯改性组的烷基磺酸根特征峰依然清晰存在，XPS 结果显示，50 次循环后 PS 改性组的正极表面仍可检测到稳定的烷基磺酸根官能团。不加1,3-丙烷磺内酯的界面膜在高电压长循环过程中稳定性极差，无法持续抑制电解液的副反应分解，电解液的持续分解会在正极表面不断生成新的分解产物，造成界面阻抗持续升高、电池极化加剧，最终导致容量快速衰减；而 PS 氧化形成的富含烷基磺酸根的界面膜具备优异的电化学稳定性与结构完整性，在长循环过程中可始终保持稳定，持续发挥阻隔电解液与正极材料的作用，从根本上抑制了电解液的持续副反应与过渡金属溶解，从而实现了 OLO 电极循环性能的大幅提升[1]。
图三 循环50次后的XPS分析
参考文献
[1]Yim T ,Kim H S ,Woo S , et al.1,3-Propanesultone as an effective functional additive to enhance the electrochemical performance of over-lithiated layered oxides[J].RSC Advances,2014,DOI:10.1039/C4RA01441C.