電解液組成對鋰離子電池的性能具有較大的影響。目前,商業(yè)上常用的5V電解液體系主要由含氟鋰鹽和碳酸酯溶劑構(gòu)成,例如六氟磷酸鋰(LiPF6)-碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)體系。但是,LiPF6在電解液中會發(fā)生自催化分解,產(chǎn)生PF5、HF等破壞電池性能的產(chǎn)物。特別是HF的產(chǎn)生,會引起正極材料中過渡金屬離子的溶解。 雙草酸硼酸鋰(LiBOB)作為一種不含鹵素的鋰離子電池電解質(zhì)鋰鹽,有著許多優(yōu)點(diǎn),如良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性、對水分敏感度低以及成本便宜等優(yōu)勢。在綜述LiBOB基電解液研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,本文主要研究了LiBOB基電解液的耐高壓性能。首先,以無氟的LiBOB作為鋰鹽,以γ-丁內(nèi)酯(GBL)、環(huán)丁砜(SL)以及DMC作為電解液溶劑,構(gòu)建出了新型的1.0mol L-1LiBOB-SL/GBL/DMC電解液體系,并通過量子化學(xué)計算和電化學(xué)測試等手段對該電解液體系進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究。結(jié)果表明,SL溶劑是改善電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素,不僅提高了電解液體系的氧化穩(wěn)定性,同時也降低了電極材料的極化阻抗。更重要的是,1.0mol L-1LiBOB-SL/GBL/DMC電解液體系表現(xiàn)出了對LiNi0.5Mn1.5O4正極材料以及石墨負(fù)極材料的優(yōu)良兼容性,預(yù)示了該電解液體系的良好應(yīng)用前景。此外,論文還對以亞硫酸二甲酯(DMS)和GBL做共溶劑的LiBOB基電解液進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,LiBOB-GBL/DMS電解液體系具有高的抗氧化電位(5.3V)和適宜的電導(dǎo)率。以該電解液組裝LiFePO4/Li、Li/MCMB實(shí)驗電池后的測試結(jié)果表明,新型電解液體系不僅具有良好的界面成膜特性,而且可明顯改善電池體系的循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。最后,本文采用量子化學(xué)計算方法對新型鋰鹽-硫酸二氟硼酸鋰(LiBF2SO4)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了計算,包括其空間結(jié)構(gòu)、氧化電位以及氧化分解路徑等。

【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O646;TM912
【目錄】：

【共引文獻(xiàn)】

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