【摘要】：近年來,能源和環(huán)境的問題日益突出,為了保護(hù)和改善我們的生存環(huán)境,政府著重推進(jìn)新能源行業(yè),特別是新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。這就對(duì)新能源電動(dòng)汽車的核心技術(shù)-電池技術(shù),尤其是鋰離子電池的性能提出了更高的要求。鋰離子電池在電極/電解液界面形成的固體電解質(zhì)相界面膜對(duì)電池的主要性能(循環(huán)性能、安全性能和不可逆容量等)有著關(guān)鍵性的影響。選擇合適的電解液成膜添加劑,促進(jìn)電極表面形成能夠提高鋰離子電池性能的SEI膜是改善電池性能最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的手段之一。本文提出將TBHQ,BHT和茶多酚(TP)等抗氧化劑用作鋰電池反應(yīng)型成膜添加劑,深入研究了其對(duì)鋰電池石墨電極電化學(xué)性能的影響機(jī)理,為豐富反應(yīng)型成膜添加劑種類和理解其理論意義做出了一定的貢獻(xiàn)。本文同時(shí)對(duì)石墨電極片的厚度對(duì)其電化學(xué)阻抗譜(EIS)特征的影響進(jìn)行探究,并嘗試對(duì)其機(jī)制進(jìn)行理論解釋。測(cè)試手段包括充放電測(cè)試、循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗譜、掃描電子顯微鏡等,實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)模擬結(jié)果表明:在電極片較薄時(shí),中頻區(qū)的與鋰離子在多孔電極孔隙中傳輸過程相關(guān)的斜線并不明顯,隨著電極片厚度的增大,中頻區(qū)逐漸出現(xiàn)一條明顯的斜線,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與此能很好地吻合。因此可得出,石墨電極在3.0 V~1.0V電位區(qū)間出現(xiàn)的中頻區(qū)域斜線與電極片的厚度相關(guān),即可歸因于鋰離子在多孔電極中的運(yùn)輸過程。(2)在空白電解液中添加抗氧化劑TBHQ可以顯著改善鋰電池石墨電極的電化學(xué)性能,因此其可以成為一種新型的反應(yīng)型成膜添加劑。CV結(jié)果表明,TBHQ在含量較低時(shí)在首次嵌鋰的整個(gè)電位范圍內(nèi)并沒有先于溶劑分子在電極界面發(fā)生還原分解的過程,這與反應(yīng)型添加劑理論相符。充放電結(jié)果顯示,石墨電極在添加0.1 wt%TBHQ的電解液中的100周后容量保持率可以達(dá)到96.4%,充電容量為342.6 mAh·g-1明顯高于在空白電解液中的95.4%,303.4 mAh·g-1。EIS和SEM結(jié)果揭示了在添加0.1 wt%TBHQ的電解液中石墨電極表面形成的SEI膜與空白電解液中相比更加的薄、光滑和致密。(3)在1 mol·L-1 LiPF6-EC+DEC+DMC電解液中分別添加5 wt%、10 wt%以及15 wt%的抗氧化劑BHT對(duì)鋰電池石墨電極會(huì)產(chǎn)生了一定的消極影響,抗氧化劑BHT并不適合作為一種添加劑應(yīng)用于鋰離子電池體系中。CV結(jié)果顯示,抗氧化劑BHT的添加對(duì)電解液的還原分解在產(chǎn)生了一定程度上的抑制。充放電結(jié)果顯示,在添加BHT的電解液中石墨電極的充放電容量有所衰減,但隨著添加劑含量的增加其容量保持率從84.4%(5 wt%BHT)提高到94%(15 wt%BHT)。電化學(xué)阻抗譜的測(cè)試結(jié)果表明,BHT的添加雖然可以穩(wěn)定SEI膜,但其形成的SEI膜阻值過大(0.7 V時(shí)增加了74.5%),不利于鋰離子的嵌入和脫出。(4)在EC基電解液中添加飽和的抗氧化劑茶多酚(TP)可以明顯改善石墨電極的電化學(xué)性能,其有可能作為一種反應(yīng)型成膜添加劑應(yīng)用于鋰離子電池中。CV測(cè)試結(jié)果符合反應(yīng)型成膜添加劑的原理。充放電結(jié)果顯示,TP作為添加劑的添加可以大幅度的提高充放電的容量并保持著較好的循環(huán)性能,50周后容量保持率可以達(dá)到99.1%,充電容量為331 mAh·g-1明顯高于空白電解液中315 mAh·g-1。EIS測(cè)試和SEM結(jié)果顯示,TP的添加可以降低石墨電極的SEI膜阻抗(0.7 V時(shí)減少了54.1%),并形成較薄且韌性較好的SEI膜,這也是TP可以顯著提高石墨電極電化學(xué)性能的原因。
【圖文】：

/ EC、DEC 和 DMC 等組成的有機(jī)溶劑體系。常規(guī)鋰離子電池工作原理模型圖如圖 1-1 所示。圖1-1 常規(guī)鋰離子電池工作原理Fig. 1-1 Principle diagram of LIBs

碩士學(xué)位論文4圖1-2 層狀LiCoO2（a）和尖晶石型LiMn2O4（b）的結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1-2 Structures of layered LiCoO2(a) and spinel LiMn2O4(b)Mn，V，，Ni，Co）[25-27]等。層狀氧化物 LiMO2（M=Co、Ni、Mn）及其衍生物，多具有 -NaFeO2層狀結(jié)構(gòu)（空間點(diǎn)群為 R3m），其代表化合物為 LiCoO2和 LiNiO2。特別是層狀 LiCoO2是最早商品化的鋰離子電池的正極材料，早在 1980 年，Goodenough 等[28]就報(bào)道了具有可逆儲(chǔ)鋰功能的 LiCoO2
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912;O646

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 畢艷蘭,王宏雁,郭諍;TBHQ及其合成過程中衍生物在常溫和高溫下抗氧化活性的研究[J];中國糧油學(xué)報(bào);2005年02期

2 趙永煥;任傳英;殷微微;;大豆油脂中TBHQ的高效液相色譜測(cè)定方法研究[J];黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

3 梁瑩;崔炳群;;TBHQ在富油食品中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景[J];食品工業(yè)科技;2007年12期

4 鄧鵬;孫守義;王守經(jīng);王文亮;;TBHQ的電化學(xué)性質(zhì)研究[J];中國食品添加劑;2008年05期

5 盧業(yè)舉;程靜;蔣俊樹;;高效液相色譜法測(cè)定食品中叔丁基對(duì)苯二酚(TBHQ)含量[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2008年05期

6 俞曄;舒永蘭;張強(qiáng);劉強(qiáng);;食用油中TBHQ的快速檢測(cè)[J];糧油加工;2009年10期

7 蔣啟國;崔炳群;梁瑩;;TBHQ在水煮瓜子中的應(yīng)用[J];中國食品添加劑;2010年06期

8 劉翠芳;畢艷蘭;劉太宇;侯團(tuán)偉;楊國龍;朱生輝;馬傳國;;TBHQ對(duì)不同飽和程度油脂的抗氧化性能比較研究[J];河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年02期

9 彭輝;李惠宜;黃勝橋;陳婉;謝燕霞;;石墨爐法測(cè)定食品抗氧化劑TBHQ中鉛含量[J];中國油脂;2006年03期

10 郭梅;;淺議在黑瓜子中應(yīng)用TBHQ的效果和意義[J];甘肅農(nóng)業(yè);2011年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 趙文杰;盧奎;;食用油中TBHQ的薄層色譜掃描法測(cè)定[A];河南省化學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2010年

2 ;Simultaneous Determination of Five Synthetic Antioxidants in Edible Vegetable Oil by GC-MS[A];中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)第五屆年會(huì)暨第四屆東西方食品業(yè)高層論壇論文摘要集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 黃筱聲;TBHQ抗氧化劑在方便面中的功效[N];中國化工報(bào);2000年

2 ;“帶入”還是“添加”亟待定論[N];中國食品安全報(bào);2012年

3 周璐　侍曉寧;張家港口岸冷凍面團(tuán)首次出口日本[N];中國國門時(shí)報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張勇濤;TBHQ改善壓力超負(fù)荷小鼠心肌重構(gòu)的作用及其機(jī)制研究[D];山東大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 李軍;油脂中叔丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）的熱損耗機(jī)理及其與蛋白質(zhì)作用的光譜學(xué)研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2015年

2 劉佳奇;抗氧化劑TBHQ、BHT和TP作為電解液添加劑對(duì)石墨電極電化學(xué)性能的影響[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

3 劉翠芳;加熱體系中特丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）的遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律及其抗氧化機(jī)理研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2013年

4 楊會(huì)芳;叔丁基對(duì)苯二酚在加熱過程中的變化及其檢測(cè)方法的研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2576192