【摘要】：鋰離子電池具有功率密度高、無污染、無記憶性和壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用在手機(jī)等便攜式電子設(shè)備領(lǐng)域。然而,為了滿足更高能量密度電池的要求,鋰金屬電池受到了研究人員廣泛關(guān)注。金屬鋰負(fù)極具有理論比容量高(3860 mAh g~(-1)),工作電壓低(-3.04 V)以及密度低等優(yōu)點(diǎn),匹配高電壓正極材料后能夠表現(xiàn)出更高的能量密度。然而,目前傳統(tǒng)的商用電解液由于閃點(diǎn)低、易燃燒、以及與鋰金屬電池界面相容性差等缺點(diǎn),限制了其在高電壓鋰金屬電池中的應(yīng)用。因此,研究新型的電解液體系來滿足高電壓鋰金屬電池的相容性已經(jīng)迫在眉睫�；诖�,本文重點(diǎn)分析丁二腈(succinonitrile,SN)基電解液在高電壓鋰金屬電池正極界面的作用機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)雙氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)對(duì)高電壓鈷酸鋰正極界面有很好的穩(wěn)定作用。因此,我們進(jìn)一步將雙氟草酸硼酸鋰(LiDFOB),六氟磷酸鋰(LiPF_6)與具有良好界面穩(wěn)定性作用的氟代碳酸乙烯酯(FEC)溶劑結(jié)合,設(shè)計(jì)出一款新型的功能性雙鹽電解液體系(dual-salt electrolyte,DSE),并應(yīng)用于高電壓鋰金屬電池中。具體內(nèi)容如下:(1)采用固態(tài)丁二腈作為溶劑,混合雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)和雙氟草酸硼酸鋰兩種功能性鋰鹽,在室溫條件下形成雙陰離子深共融體系(dual-anion deep eutectic solution,D-DES),研究其在高電壓鈷酸鋰正極界面的作用機(jī)理。通過X-射線光電子衍射(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)、紅外光譜儀(IR)、核磁共振光譜儀(NMR)等測(cè)試發(fā)現(xiàn):該電解液能夠在高電壓鈷酸鋰正極表面形成CEI膜保護(hù)鈷酸鋰正極結(jié)構(gòu),抑制丁二腈的分解。(2)基于第一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)LiDFOB對(duì)高電壓鋰金屬電池電極界面有穩(wěn)定作用,我們將雙氟草酸硼酸鋰(LiDFOB),六氟磷酸鋰(LiPF_6)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)溶劑結(jié)合,制備了一款新型的功能性雙鹽電解液。該電解液表現(xiàn)出較寬的電化學(xué)窗口、良好的熱穩(wěn)定性能。在Li|Li對(duì)稱電池中,鋰金屬能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)達(dá)3000 h的穩(wěn)定沉積/溶解。高電壓LiCoO_2|Li電池也表現(xiàn)出優(yōu)異的長(zhǎng)循環(huán)性能:在3-4.5 V的電壓范圍內(nèi),電池充放循環(huán)800圈(倍率:1 C,25 ~oC)后,電池容量保持率可以達(dá)到88.7%;在3-4.6 V電壓范圍內(nèi),電池充放電循環(huán)200圈(倍率:1 C,25 ~oC)后,容量保持率為85%,其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的商用電解液體系(1 M LiPF_6-EC/DMC)。此外,該電解液還被嘗試應(yīng)用于5 V高電壓的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4(LNMO)|Li電池,電池能夠穩(wěn)定循環(huán)100圈(倍率:1 C,25 ~oC),容量保持率為93.5%。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O646.1;TM912

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張紅潤(rùn);李軍鴻;;鉛酸蓄電池電解液添加劑研究概況[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2011年06期

2 關(guān)鋒;張燕;劉洪燕;高恩君;;鉛蓄電池電解液添加劑的研究進(jìn)展[J];當(dāng)代化工;2010年01期

3 高泉涌;酆趙龍;;鋁電解電容器工作電解液添加劑及其應(yīng)用[J];廣東化工;2009年12期

4 孫成;鉛酸蓄電池電解液添加劑發(fā)展概況[J];電池;2002年01期

5 董保光,盧國(guó)琦;某些添加劑對(duì)負(fù)極氫過電位的影響[J];蓄電池;1989年04期

6 ;石家莊圣泰新型鋰電池電解液添加劑技改擴(kuò)能項(xiàng)目[J];乙醛醋酸化工;2019年12期

7 ;2018年電解液行業(yè)發(fā)展分析 受益于新能源汽車發(fā)展呈現(xiàn)高成長(zhǎng)性[J];電器工業(yè);2018年12期

8 黃子石;;全釩液流電池電解液的研究進(jìn)展[J];湖南有色金屬;2019年01期

9 陳高明;胡立新;王超;;鋰離子電池電解液添加劑的研究進(jìn)展[J];能源研究與管理;2011年02期

10 李霞;駱宏鈞;趙世勇;許堅(jiān);;鋰離子電池用電解液添加劑最新進(jìn)展[J];電池工業(yè);2008年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 鄭洪河;秦建華;石磊;小久見善八;;鋰離子電池新型電解液添加劑研究與開發(fā)[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

2 姚曉林;陳春華;;提高鋰離子電池安全性的電解液添加劑探索[A];第十二屆中國(guó)固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

3 謝曉華;陳立寶;孫偉;解晶瑩;;VA作為鋰離子電池電解液添加劑的性能研究(英文)[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（上集）[C];2005年

4 趙辰孜;程新兵;張睿;彭媒，

本文編號(hào)：2613608