含硼类锂离子电池电解质的合成与性质研究

摘要

锂离子电池自1990年问世以来，电池的材料、生产技术发展迅速，电池用材料的研究支持着锂离子电池性能的提高和完善，电池的倍率性能、高低温性能、安全性能及循环性能等全方位的改善成就了锂离子电池在手机、笔记本电脑、音频制品、电动工具、备用电源、车用电源系统等多个应用领域的迅速推广。随着应用领域的拓展，锂离子电池在未来的十年仍将保持旺盛的市场需求，并有可能推广到更多的应用领域。材料的选择使用决定着电池性能，发展新型的材料对推进电池科技的发展是很重要的。一方面需要发展具有高能量密度，快速放电和高稳定性的电极材料，另一方面就是研究安全可靠的电解液取代现有的有机电解液。正因电解液的组成是影响锂电池性能的关键因素之一，研究出合适的电解质是很重要的。本课题立意于寻求新型的具有良好电化学性质的锂电池电解质。
　　 论文共分4章。
　　 第1章从锂离子二次电池电解质的导电锂盐的分类、组成、结构和性能等方面进行分析，通过比较存在的差异，阐述了它们的优缺点及其在锂离子电池中的应用与研究进展。
　　 第2章设计并合成了三种硼锂盐：邻苯二酚二氟硼酸锂（LDFBDB）、3-氟邻苯二酚硼酸锂（FLDFBDB）和四氟邻苯二酚硼酸锂（PFLDFBDB）。并用核磁共振(NMR)对LDFBDB、FLDFBDB、PFLDFBDB锂盐进行了表征。
　　 第3章着重从实验角度对化合物的性质做了系统研究。分别从溶解性、热稳定性、电导率、氧化电位进行测试分析，进而研究合成的锂盐和锂硼盐的热力学和电化学性质。
　　 第4章利用DFT研究方法，对LDFBDB及其衍生物进行了理论研究，分析了此类锂盐的分子结构与电子结构。电解质阴阳离子间的相互作用决定了它们的热稳性、溶解性、导电性及电化学稳定性。
　　 总之，本论文成功合成了三种新的锂盐，通过大量实验和测试，得到一种导电率较好，氧化电位较高的锂硼盐PFLDFBDB，达到了预期的效果。并对其作了结构、热力学和电化学性质测试；测试结果表明合成的三种锂硼盐有较好的溶解性、较高的电导率和氧化电位。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

第2章 含氟类锂硼盐的合成与表征

第3章 含氟类锂硼盐的性质研究

第4章 LDFBDB及其衍生物的电子结构、能量和分子性质的DFT研究

结论与展望

参考文献

硕士期间发表论文情况

致 谢