锂离子电池新型电解液溶剂和添加剂的选择与应用

摘要

锂离子电池电解液是连接正、负电极的桥梁，在电池内部起着传输离子的作用，主要由锂盐、有机溶剂及添加剂组成。电解液的选择与电池的电压、容量、能量和功率等密切相关。本文以锂离子电池电解液无机盐添加剂和氟化溶剂 TFPC为研究内容开展工作。研究内容主要涉及AgPF6和CuTF作为电解液添加剂对石墨电极电化学性能的影响以及含 PC和 TFPC二元环状碳酸酯溶剂电解液体系对5 V锂离子电池的适用性。
　　AgPF6和CuTF做添加剂加入商用电解液（1 M LiPF6/EC-DEC）中对石墨电极电化学性能有明显的改善，包括充/放电容量升高，极化减小和倍率性能提高等。Ag+和 Cu2+在石墨表面电化学还原形成的银和铜纳米颗粒可均匀地分布在石墨电极表面。这些金属纳米颗粒可以明显减小石墨电极的SEI膜和电荷-转移阻抗，提高锂离子脱/嵌动力学。
　　对 PC和 TFPC二元环状碳酸酯溶剂电解液体系进行系统研究。优化后的体系1 M LiPF6-TFPC/PC(1:2)相比于传统EC基电解液，与石墨电极、LiFePO4电极和LiNi0.5Mn1.5O4电极具有更好的相容性，在循环性能或倍率性能方面均有提高。添加适量的TFPC可以有效抑制PC对石墨结构的破坏作用，适量 PC的加入可以有效降低TFPC还原分解形成SEI膜的界面阻抗。优化后的电解液体系表现出良好的抗氧化性能，与5 V LiNi0.5Mn1.5O4正极具有良好的兼容性。

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第一章绪 论

1.1锂离子电池电解液概述

1.2锂离子电池无机添加剂概述

1.3高压电解液发展概述

1.4本论文的研究内容和目标

第二章实验药品和材料表征方法

2.1实验药品和实验仪器

2.2电解液配制和极片制作

2.3电池电性能测试

2.4电解液理化性质测试

2.5电池极片表征

第三章 无机盐添加剂的选择及其对石墨电极的影响

3.1前言

3.2 AgPF6做电解液添加剂对石墨电极的影响

3.3 CuTF做电解液添加剂对石墨电极的影响

3.4本章小结

第四章 新型氟化碳酸酯溶剂的选择与优化

4.1前言

4.2二元溶剂电解液的物理性质

4.3电解液与石墨电极的相容性研究

4.4本章小结

第五章 新型氟化碳酸酯溶剂对正极材料电化学性能的影响

5.1前言

5.2不同电解液的循环伏安曲线对比

5.3优化电解液体系中LiFePO4电极的电化学性能的提高

5.4优化电解液体系中5V LiNi0.5Mn1.5O4电极电化学性能的提高

5.5本章小结

第六章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果

致谢