本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池新型電解液組分選擇及其與石墨負極相容性

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【摘要】：電解液是鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一,石墨負極對電解液組成十分敏感,優(yōu)選新型電解液組分,改善電解液與石墨負極的相容性對于發(fā)展高性能鋰離子電池非常重要。本文以優(yōu)選新型電解液組分和改善電解液與石墨的相容性為重點,研究了N-甲基乙酰胺(NMA)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)和碳酸丁烯酯(BC)作為電解液溶劑或添加劑與石墨負極的相容性。探討了NMA和DMAC對石墨電極電化學性能的影響以及碳酸丙烯酯(PC)與BC在常溫及低溫情況下石墨電極電化學性能的對比。NMA和DMAC作電解液共溶劑,與PC按一定比例配制成電解液,可以很好地抑制PC分子共嵌入石墨層間的問題,改善PC電解液與石墨負極間的相容性。作為電解液添加劑加入到1mol L-1 LiTFSI或LiPF6/EC:PC(1:1)中均可以明顯改善石墨電極的電化學性能,包括提高首次充放庫倫效率、充放電容量和循環(huán)性能等,并且在PC:EC的比例達到EC:PC(8:2)后仍有很好的效果。加入到商用電解液1mol L-1LiPF6/EC:DEC(1:1)后,DMAC對天然石墨的首次庫倫效率和比容量保持率上仍有一些提高。主要是由于這兩種有機分子加入,石墨在首次嵌鋰時可以在表面形成一層更有效的鈍化膜,抑制了因溶劑分子共插石墨層間對石墨結(jié)構(gòu)的破壞并降低電解液的不可逆消耗。對PC與BC在常溫及低溫條件下進行了系統(tǒng)的電化學性能對比。常溫時,純BC與純PC作溶劑時在CV上有差別。與EC配置成電解液后,EC:BC(1:1)基電解液對石墨電極在首次充放庫倫效率、可逆充放容量及循環(huán)性能上均優(yōu)于EC:PC(1:1)基電解液。常溫下EC:BC:EMC(2:2:5)基電解液與EC:PC:EMC(2:2:5)和EC:DMC:EMC(1:1:1)基電解液對石墨電極表現(xiàn)出相近的可逆比容量及循環(huán)性能,而在-20℃時,前者要優(yōu)于后兩者,表現(xiàn)出更高的可逆比容量,這一結(jié)果表明了BC用于低溫鋰離子電池的優(yōu)勢和前景。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 石墨 電解液 相容性
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646;TM912
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 鋰離子電池工作原理11-12
• 1.2 鋰離子電池電解液12-17
• 1.2.1 鋰離子電池有機溶劑12-14
• 1.2.2 電解質(zhì)鋰鹽14-16
• 1.2.3 電解液添加劑16-17
• 1.3 電解液與石墨負極材料間的相容性的意義17-20
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容20-21
• 第二章 實驗藥品、儀器和表征方法21-26
• 2.1 實驗藥品和儀器21-23
• 2.1.1 實驗藥品21-22
• 2.1.2 實驗儀器設(shè)備22-23
• 2.2 電解液的配制和極片的制作23
• 2.2.1 電解液的配置23
• 2.2.2 電極片的制作和電池的組裝23
• 2.3 電池電化學性能測試23-24
• 2.3.1 電池充放電性能測試23-24
• 2.3.2 電池交流阻抗（EIS）測試24
• 2.3.3 電池循環(huán)伏安（CV）測試24
• 2.4 電解液電導率的測試和拉曼光譜24
• 2.5 極片的表征24-26
• 2.5.1 掃描電子顯微鏡（SEM）測試24-25
• 2.5.2 X-射線能量色散譜（EDX）測試25
• 2.5.3 X-射線衍射（XRD）測試25
• 2.5.4 傅里葉紅外光譜儀（FTIR）測試25-26
• 第三章 NMA作鋰電池電解液組分對石墨電極的影響26-39
• 3.1 NMA作電解液共溶劑對石墨電極的影響27-35
• 3.2.1 石墨電極電化學性能27-30
• 3.2.2 石墨電極的表征及分析30-33
• 3.2.3 電解液拉曼光譜及離子電導率33-35
• 3.2 NMA用作電解液添加劑對石墨電極的影響35-38
• 3.2.1 石墨電極電化學性能35-37
• 3.2.2 石墨電極表征37
• 3.2.3 石墨電極EIS圖像分析37-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 DMAC用作鋰離子電池電解液組分的研究39-58
• 4.1 DMAC用作電解液共溶劑對石墨的影響39-48
• 4.1.1 石墨電極電化學性能39-43
• 4.1.2 電解液拉曼分析43-44
• 4.1.3 石墨電極的表征及分析44-46
• 4.1.4 石墨電極EIS分析46-48
• 4.3 DMAC作電解液添加劑對人造石墨電極的影響48-52
• 4.3.1 石墨電極電化學性能48-51
• 4.3.2 石墨電極EIS分析51-52
• 4.4 DMAC用作電解液添加劑對天然石墨的影響52-54
• 4.5 DMAC對正極材料影響的簡單探究54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 第五章 BC用作電解液組分與PC的對比58-74
• 5.1 石墨電極在純BC與PC作溶劑時對比58-61
• 5.1.1 石墨電極電化學性能對比58-59
• 5.1.2 石墨電極的表征及分析59-61
• 5.2 石墨電極在二元以及三元電解液中的對比61-70
• 5.2.1 石墨電極電化學性能對比61-68
• 5.2.2 石墨電極的表征及EIS測定68-70
• 5.3 BC與PC在低溫情況下的對比以及簡單的高壓測試70-73
• 5.3.1 電解液電導率的測試70
• 5.3.2 石墨電極低溫性能對比及EIS測定70-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻76-85
• 攻讀學位期間公開發(fā)表的論文及科研成果85-86
• 致謝86-87

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本文編號：1097390