LiB(C2O4)2基电解液的应用电化学性能研究

摘要

目前，商品锂离子电池电解液中电解质锂盐大多使用六氟磷酸锂(LiPF6)。虽然含LiPF6电解质的电解液有较高的电导率和较宽的电化学窗口，但是LiPF6热稳定性及化学稳定性差，制约着锂离子电池在高端领域的应用。双草酸硼酸锂(LiBOB)是一种新型电解质锂盐，它有许多优点:较好的热稳定及成膜性能、高的分解电压、环境友好等。其缺点是在电极表面所形成的界面膜(SEI)比较厚，会产生较大的界面阻抗，极大影响了电池的性能。
　　 本文主要研究溶剂体系对LiBOB在电解液中性能的改善。以LiBOB为电解质锂盐，以环丁砜(SL)和亚硫酸酯(亚硫酸二甲酯(DMS)或亚硫酸二乙酯(DES))作为混合溶剂体系，组建新型电解液体系，并研究其电化学性能。在室温下两种LiBOB基电解液体系在循环伏安(CV)测试中表现出了较高的氧化电位(＞5.5V)，及较高的电导率。组装Li/MCMB（中间相炭微球）实验半电池后，这两种新型电解液体系不仅表现出了优异的成膜性能，而且成膜的界面阻抗较小。此外，组装LiFePO4/Li实验半电池后，相比较传统电解液体系LiPF6-EC/DMC，两种LiBOB基电解液体系展现出了诸多优点，比如优异的循环性能、较高的工作电压等。
　　 进一步的研究发现，两种LiBOB基电解液体系所组装的实验电池在高温下均呈现出了较好的性能。特别是LiBOB-SL/DMS体系所组装的Li/MCMB、LiFePO4/Li实验电池，在60℃下仍表现出了良好的热稳定性及循环性。这预示LiBOB-SL/DMS电解液有望在高温锂离子电池领域取得实际应用。SEM、XPS等测试结果说明，其优异的高温性能主要得益于电解液对电极材料/界面膜的优化作用。如研究发现SEI膜中含有较多的导锂性能优异的Li2SO3、 ROSO2Li、Li2S等化合物。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 锂离子电池的概述

1．2 锂离子电池正极材料

1．2．1 正极材料的特点

1．2．2 正极材料的种类

1．3 锂离子电池负极材料

1．3．1 负极材料的特点

1．3．2 负极材料的种类

1．4 锂离子电池电解液

1．5 本论文研究内容以及研究意义

第2章 实验仪器与方法

2．1 实验药品与仪器

2．1．1 实验药品和材料

2．1．2 实验仪器

2．2 电极制备及电池装配

2．2．1 LiFePO4基正极材料的制备

2．2．2 MCMB基负极材料的制备

2．2．3 电解液配制

2．2．4 半电池的装配

2．3 材料的电化学性能测试

2．3．1 电导率测试

2．3．2 循环伏安测试(CV)

2．3．3 电化学阻抗(EIS)测试

2．4 电极表面形貌及组分测试

2．4．1 SEM测试

2．4．2 XPS测试

第3章 SL和亚硫酸酯的LiBOB基电解液室温性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论部分

3．3．1 电导率测试

3．3．2 分解电压测试

3．3．3 首次充放电循环测试

3．3．4 首次循环过程的阻抗测试

3．3．5 不同循环次数下的阻抗测试

3．3．6 循环性能测试

3．3．7 放电倍率性能测试

3．4 本章小结

第4章 SL和亚硫酸酯的LiBOB基电解液高温性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论部分

4．3．1 首次循环的电化学性能测试

4．3．2 不同循环下的阻抗谱图测试

4．3．3 循环性能测试

4．3．4 不同循环次数下的阻抗测试

4．3．5 循环性能测试

4．3．6 放电倍率性能测试

4．4 本章小结

第5章 SL和DMS的LiBOB基电解液成膜机理研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．3 结果与讨论部分

5．3．1 首次循环的阻抗谱图

5．3．2 SEM测试

5．3．3 XPS测试

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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