【摘要】：鋰離子電池憑借其優(yōu)異的性能逐漸占領(lǐng)了化學(xué)電源市場。如今,其應(yīng)用也逐漸延伸至電動汽車和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。然而,商業(yè)化的鋰離子電池在能量密度、安全性能以及成本方面依然不能滿足人們對電池性能不斷提高的要求,這促使人們?nèi)ラ_發(fā)性能更為優(yōu)異的鋰離子電池,而電解液添加劑正是改善鋰離子電池性能最經(jīng)濟有效的方法之一。環(huán)狀亞硫酸酯化合物是一類重要的鋰離子電池電解液添加劑。本文通過文獻調(diào)研,結(jié)合本課題組的已有工作,將環(huán)狀亞硫酸甘油酯酯和碳酸甘油酯有機地結(jié)合起來,設(shè)計了一系列的環(huán)狀亞硫酸甘油酯衍生物:三(1,2-環(huán)亞硫酸甘油酯)均苯三甲酸酯(簡稱TMBT1)、四(1,2-環(huán)亞硫酸甘油酯)均苯四甲酸酯(簡稱TMBT2)、雙(1,2-環(huán)亞硫酸甘油酯)碳酸酯(簡稱BMC)和雙(1,2-環(huán)亞硫酸甘油酯)丁二酸酯(簡稱BMS)。首先合成了 1,2-環(huán)亞硫酸甘油酯,然后以其為中間體分別合成了上述四種化合物。論文中系統(tǒng)探索了中間體1,2-環(huán)亞硫酸甘油酯合成的最佳反應(yīng)條件。通過核磁共振氫譜分析和紅外分析對中間體和衍生物的結(jié)構(gòu)進行了表征;通過熱重-紅外聯(lián)用技術(shù)對四種衍生物的熱穩(wěn)定性進行了表征。之后我們將這四種化合物加入到1M LiPF6-EC/DMC(1:1,v/v)或 1 M LiPF6-EC/DMC/DEC(2:1:1,v/v/v)電解液中,組裝鋰離子電池,進行了恒流充放電、倍率充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等一系列電化學(xué)性能測試。并通過掃描電鏡觀察了循環(huán)前后極片的表面形貌。具體結(jié)論如下:核磁和紅外分析結(jié)果顯示制備出了高純度的中間體和目標(biāo)產(chǎn)物。中間體1,2-環(huán)亞硫酸甘油酯合成的最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)物n(丙三醇:氯化亞砜)=1.2:1,反應(yīng)時間為16 h,產(chǎn)率最高可達89.8%。熱重-紅外聯(lián)用測試結(jié)果顯示:TMBT1、TMBT2、BMC、BMS這四種化合物的初始熱分解溫度分別在259°C、247°C、226°C和220°C,化合物的熱穩(wěn)定性滿足鋰離子電池在實際工作中的要求。電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示:TMBT1添加量為0.5 wt.%和0.7 wt.%時對電池的循環(huán)穩(wěn)定性有一定的提升,1.0 wt.%的TMBT1可以明顯改善電池的倍率性能,增加電池在大電流充放電下的穩(wěn)定性,且添加0.5 wt.%和1.0 wt.%TMBT1的電池在循環(huán)前后阻抗增加較未添加TMBT1的電池小;添加TMBT2未能改善電池的循環(huán)穩(wěn)定性,但循環(huán)伏安測試結(jié)果顯示TMBT2可以在電池的充放電過程中優(yōu)先還原。掃描電鏡結(jié)果表明TMBT2添加量為1.0 wt.%時可以在負極材料表面形成一層致密的SEI膜;0.7 wt.%BMC可以改善電池的倍率性能,但在其他方面效果不好;添加BMS并沒有改善電池的電化學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM912
【圖文】：

但仍用于許多應(yīng)用中以存儲可再生能源。相比之下，鎳鎘電池的循環(huán)使用壽命優(yōu)于鉛逡逑酸電池，但是他們的材料價格較高。目前，鋰離子電池的廣泛使用是因為它比其他可逡逑充電電池具有更高的能量密度［３］。圖１－１展示了幾種二次電池的能量密度［４］。逡逑ｆ逡逑３（１０邋－邋Ｉ邐／Ｌｎｏｎ逡逑ｉ邋ｊ逡逑！邋２００邋－逡逑．．．邐y義希蹋椋紓瑁簦澹蟈澹鰨澹椋紓瑁翦危掊義希彥危懾危懾危懾危懾危懾危卞義希板危擔(dān)板危保埃板危保擔(dān)板危玻埃板危玻擔(dān)板義希牛睿澹潁紓澹洌悖睿螅椋簦ǎ祝瑁耄紓擼╁義賢跡保奔鋼侄蔚緋氐哪芰棵芏齲郟矗卞義希疲椋紓澹保卞澹牛睿澹潁紓澹洌澹睿螅椋簦澹錚駑澹螅澹觶澹潁幔戾澹耄椋睿洌簀澹錚駑澹螅澹悖錚睿洌幔潁澹猓幔簦簦澹潁椋澹螅保В卞義嫌氳綞島橢悄艿繽惺褂玫拇蠖嗍⒛艿緋厴璞福矗必齲耄媯椋簦斐兀ǎ蹋桑攏螅╁義顯詿⒛芊矯姹硐殖齦玫拇媧⒛芰�，被茹暘薁魁x椋б月欽廡┳吧觶濁蟮模宜６叢村義希卞義

本文編號：2719550