基于拉曼光谱的锂离子电池过充电条件下电解质副产物DMDOHC的演变特性及其老化指示作用研究

针对锂离子电池(LIBs)在过充电条件下电解质分解加速老化的问题，研究人员通过拉曼光谱技术定量分析2,5-二氧杂己二酸二甲酯(DMDOHC)的浓度变化规律。利用LiFePO4 电池模拟装置，发现DMDOHC含量与截止电压(3.8-4.4V)和循环次数呈正相关，最高达553.28ppm，证实其可作为电池老化进程的指示剂，为LIBs健康状态评估提供新方法。

　　

锂离子电池(LIBs)作为新能源时代的“能量心脏”，其寿命与安全性始终是制约发展的关键瓶颈。当电池遭遇过充电等滥用条件时，电解液会像“变质血液”般分解产生大量副产物，其中2,5-二氧杂己二酸二甲酯(DMDOHC)被学界视为反映电池老化的“分子指纹”。然而，传统检测方法如气相色谱-质谱联用(GC-MS)需破坏样本，难以实现实时监测。为此，国内研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表创新成果，首次将拉曼光谱技术与多信号修正关联检测法结合，揭示了DMDOHC浓度与电池老化程度的定量关系。

研究团队采用三大关键技术：1）搭建拉曼检测平台，通过空气PLS算法降噪处理，精准识别DMDOHC特征峰（如1730cm^-1
酯基振动峰）；2）构建LiFePO₄
电池模拟系统，设置3.8-4.4V梯度截止电压进行循环实验；3）建立DMDOHC浓度与电池容量衰减的数学模型。

【Sample preparation】
采用1.0M LiPF₆
/EC+DMC(1:1vol%)基础电解液，配制含0-600ppm DMDOHC的梯度样本，模拟不同老化程度电池环境。

【Characteristic peak】
拉曼光谱分析发现，DMDOHC的酯基C=O键振动峰(1730cm^-1
)与浓度呈线性相关，信噪比提升3倍，为定量分析奠定基础。

【Conclusions】
1）截止电压每提升0.1V，DMDOHC含量呈指数增长，4.4V时达553.28ppm（3.8V时为144.07ppm）；2）循环100次后，DMDOHC增速与容量衰减率(R²

0.96)高度吻合；3）首次证实DMDOHC可作为LIBs老化“预警分子”，其浓度阈值可预测剩余寿命。

该研究突破传统破坏性检测局限，为电池健康管理提供原位监测新范式。拉曼光谱“分子雷达”的应用，不仅适用于动力电池组实时诊断，更为储能电站安全运维制定新标准。值得注意的是，4.4V过充状态下DMDOHC的爆发式增长（日均增幅达4.7ppm），揭示了极端工况下电解液分解的链式反应机制，这对高电压电池体系开发具有重要警示意义。