双功能电解液添加剂对锂离子电池高温高电压性能的影响

摘要

三元锂离子动力电池的开发和应用受制于高温高电压条件下的容量衰减和电池产气鼓胀等技术难题。解决这些问题一方面要注重电极材料改性和电池设计,另一方面还依赖于电解液的技术进步。本研究报道了四乙烯基硅烷(Tetravinylsilane,TVS)作为LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)/石墨软包电池的电解液添加剂,可以显著改善电池的高温(45~60℃)高电压(4.4 V)性能,包括存储和循环性能。结果表明,电解液中含有质量分数0.5%TVS的电池在2.8~4.4 V区间,1C(1C=1.1 Ah)倍率下循环400次后的容量保持率达到92%,而电解液中未添加TVS的软包电池仅为82%。进一步研究表明,一方面TVS高电压下优先被氧化,可以在NCM622颗粒表面形成耐高温的CEI膜,有效抑制NCM622颗粒内部裂纹和过渡金属离子溶出;另一方面,TVS在低电位下还可以优先被还原,在石墨负极表面聚合形成稳定的SEI膜,抑制电解液与负极之间的副反应。