鋰離子電池寬溫電解液體系的構(gòu)建與性能研究
發(fā)布時間：2021-03-07 05:58
工作溫度范圍是電源系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)之一。為了適應(yīng)在不同環(huán)境下的使用,電源系統(tǒng)應(yīng)具有較寬的工作溫度范圍,國標(biāo)民用要求其工作溫度范圍在-2060°C。目前商業(yè)化的鋰離子電池很難在如此寬的溫度范圍內(nèi)高性能的穩(wěn)定工作。本論文通過構(gòu)建寬溫電解液體系拓寬鋰離子電池可穩(wěn)定工作的溫度范圍,使其在-2060°C具有高的放電比容量和平臺電壓,同時保持優(yōu)良的高低溫循環(huán)穩(wěn)定性。目前提高鋰離子電池寬溫性能最行之有效的方法是優(yōu)化電解液體系。本論文分別從初步構(gòu)建寬溫電解液體系、所構(gòu)建電解液體系與中間相炭微球（MCMB）負極的相容性和寬溫電解液體系與鈷酸鋰（LiCoO2）、磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）以及高電壓鎳錳酸鋰(LiNi0.5Mn1.5O4,LNMO)三種正極的相容性三個方面入手,探討了電解液混合鋰鹽的應(yīng)用、添加劑的性能、電解液的電導(dǎo)率、電解液與正負極的表面化學(xué)反應(yīng)等問題。通過篩選合適的鋰鹽和添加劑,研究鋰鹽的熱穩(wěn)定性、添加劑的添加量與電池性能之間的關(guān)系,...
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院青海鹽湖研究所)青海省
【文章頁數(shù)】：148 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
不同領(lǐng)域所需鋰離子電池的工作溫度范圍[1]
圖 1.1 不同領(lǐng)域所需鋰離子電池的工作溫度范圍[1].1 Operating temperature range of lithium-ion battery for differ池結(jié)構(gòu)池的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示[3]，由正極，負極和電解液三為過渡金屬嵌鋰氧化物，負極材料為層狀石墨，正負類電解液。鋰離子電池在充電時，Li+從過渡金屬氧電解液和隔膜嵌入到負極材料層狀石墨中；放電過程出，經(jīng)過電解液和隔膜重新嵌入到過渡金屬氧化物出，此過程是一種理想的可逆反應(yīng)[4, 5]。
圖 1.3 電極/電解液界面附近的 Li+傳輸阻抗示意圖[1] Scheme of Li+transmission resistances near electrode/electrolyt電解液自身穩(wěn)定性和電解液與正負極界面膜的熱穩(wěn)定因素。電解液在高溫下的自身分解以及高溫對界面膜性能變差。在高溫下電解液中各組分之間以及含有的學(xué)反應(yīng)，高溫也促使界面化學(xué)反應(yīng)加劇，使得界面致電池高溫循環(huán)穩(wěn)定性降低[16-18]。極材料選擇范圍有限，難以通過優(yōu)選正負極材料改善效的方案是優(yōu)選合適的鋰鹽、溶劑和添加劑等來優(yōu)化電導(dǎo)率，降低低溫下的 Rs，改善 SEI 和 CEI 膜的性 Rct，達到對電池低溫性能改善的目的；同時通過選擇好的添加劑，來提高電解液的熱穩(wěn)定性和改善正負極
【參考文獻】：
期刊論文
[1]針狀焦改性作為鋰離子電池負極材料的研究[J]. 焦妙倫,陳明鳴,王成揚,趙品一. 電源技術(shù). 2018(01)
[2]LiODFB基電解液的電化學(xué)性能及其與鈦酸鋰的相容性研究[J]. 周宏明,劉芙蓉,李薦,方珍奇,李艷芬,朱玉華. 無機材料學(xué)報. 2013(05)
[3]鋰離子電池電解液新型鋰鹽的研究進展[J]. 任永歡,吳伯榮,楊春巍,吳鋒,陳飛彪. 電源技術(shù). 2011(09)
[4]二氟二草酸硼酸鋰對LiFePO4/石墨電池高溫性能的影響[J]. 付茂華,黃可龍,劉素琴,劉建生,李永坤. 物理化學(xué)學(xué)報. 2009(10)
[5]添加劑氟代碳酸乙烯酯對鋰離子電池性能的影響[J]. 許杰,姚萬浩,姚宜穩(wěn),王周成,楊勇. 物理化學(xué)學(xué)報. 2009(02)
[6]LiPF6與LiBOB的熱分解非等溫動力學(xué)[J]. 李世友,李法強,馬培華,鄧小川. 電池. 2007(06)
[7]鋰離子電池爆炸機理研究[J]. 陳玉紅,唐致遠,盧星河,譚才淵. 化學(xué)進展. 2006(06)
[8]鋰離子電池非水電解質(zhì)鋰鹽的研究進展[J]. 薛照明,陳春華. 化學(xué)進展. 2005(03)
[9]鋰離子電池負極材料的研究進展[J]. 王鳳飛,王新慶,楊冰,李振華,王淼. 納米技術(shù)與精密工程. 2004(03)
[10]鋰離子電池有機電解液成膜添加劑研究進展[J]. 莊全超,武山. 化學(xué)通報. 2003(11)
博士論文
[1]鋰離子電池電極/電解液界面膜的設(shè)計與性質(zhì)研究[D]. 李斌.華南理工大學(xué) 2016
[2]鋰離子電池寬溫電解液的設(shè)計與性能研究[D]. 蘆偉.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
碩士論文
[1]5V鋰離子電池正極材料LiNi0.5Mn1.5O4制備及其摻雜改性研究[D]. 龐佩佩.天津大學(xué) 2010
本文編號：3068524
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院青海鹽湖研究所)青海省
【文章頁數(shù)】：148 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
不同領(lǐng)域所需鋰離子電池的工作溫度范圍[1]
圖 1.1 不同領(lǐng)域所需鋰離子電池的工作溫度范圍[1].1 Operating temperature range of lithium-ion battery for differ池結(jié)構(gòu)池的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示[3]，由正極，負極和電解液三為過渡金屬嵌鋰氧化物，負極材料為層狀石墨，正負類電解液。鋰離子電池在充電時，Li+從過渡金屬氧電解液和隔膜嵌入到負極材料層狀石墨中；放電過程出，經(jīng)過電解液和隔膜重新嵌入到過渡金屬氧化物出，此過程是一種理想的可逆反應(yīng)[4, 5]。
圖 1.3 電極/電解液界面附近的 Li+傳輸阻抗示意圖[1] Scheme of Li+transmission resistances near electrode/electrolyt電解液自身穩(wěn)定性和電解液與正負極界面膜的熱穩(wěn)定因素。電解液在高溫下的自身分解以及高溫對界面膜性能變差。在高溫下電解液中各組分之間以及含有的學(xué)反應(yīng)，高溫也促使界面化學(xué)反應(yīng)加劇，使得界面致電池高溫循環(huán)穩(wěn)定性降低[16-18]。極材料選擇范圍有限，難以通過優(yōu)選正負極材料改善效的方案是優(yōu)選合適的鋰鹽、溶劑和添加劑等來優(yōu)化電導(dǎo)率，降低低溫下的 Rs，改善 SEI 和 CEI 膜的性 Rct，達到對電池低溫性能改善的目的；同時通過選擇好的添加劑，來提高電解液的熱穩(wěn)定性和改善正負極
【參考文獻】：
期刊論文
[1]針狀焦改性作為鋰離子電池負極材料的研究[J]. 焦妙倫,陳明鳴,王成揚,趙品一. 電源技術(shù). 2018(01)
[2]LiODFB基電解液的電化學(xué)性能及其與鈦酸鋰的相容性研究[J]. 周宏明,劉芙蓉,李薦,方珍奇,李艷芬,朱玉華. 無機材料學(xué)報. 2013(05)
[3]鋰離子電池電解液新型鋰鹽的研究進展[J]. 任永歡,吳伯榮,楊春巍,吳鋒,陳飛彪. 電源技術(shù). 2011(09)
[4]二氟二草酸硼酸鋰對LiFePO4/石墨電池高溫性能的影響[J]. 付茂華,黃可龍,劉素琴,劉建生,李永坤. 物理化學(xué)學(xué)報. 2009(10)
[5]添加劑氟代碳酸乙烯酯對鋰離子電池性能的影響[J]. 許杰,姚萬浩,姚宜穩(wěn),王周成,楊勇. 物理化學(xué)學(xué)報. 2009(02)
[6]LiPF6與LiBOB的熱分解非等溫動力學(xué)[J]. 李世友,李法強,馬培華,鄧小川. 電池. 2007(06)
[7]鋰離子電池爆炸機理研究[J]. 陳玉紅,唐致遠,盧星河,譚才淵. 化學(xué)進展. 2006(06)
[8]鋰離子電池非水電解質(zhì)鋰鹽的研究進展[J]. 薛照明,陳春華. 化學(xué)進展. 2005(03)
[9]鋰離子電池負極材料的研究進展[J]. 王鳳飛,王新慶,楊冰,李振華,王淼. 納米技術(shù)與精密工程. 2004(03)
[10]鋰離子電池有機電解液成膜添加劑研究進展[J]. 莊全超,武山. 化學(xué)通報. 2003(11)
博士論文
[1]鋰離子電池電極/電解液界面膜的設(shè)計與性質(zhì)研究[D]. 李斌.華南理工大學(xué) 2016
[2]鋰離子電池寬溫電解液的設(shè)計與性能研究[D]. 蘆偉.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
碩士論文
[1]5V鋰離子電池正極材料LiNi0.5Mn1.5O4制備及其摻雜改性研究[D]. 龐佩佩.天津大學(xué) 2010
本文編號：3068524
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