FEC、PST、MMDS、DTD对高电压NCM523电池性能的影响

单晶NCM523/人造石墨电池可以在高压4.4 V和高温45℃下具有出色的长期寿命。本研究的重点是开发用于单晶NCM523/人造石墨电池的新电解质，这种电池寿命长并支持更高的充电速率。考察了电解液中FEC(氟代碳酸乙烯酯)、PST(1,3丙烯磺酸内酯)、MMDS(甲烷二磺酸亚甲酯)、DTD(硫酸乙烯酯)组合添加剂含量对锂离子电池初始容量、阻抗和化成时候的产气量，70℃储存7天电池的容量恢复和容量保持，1 C、2 C、3 C不同倍率下的放电性能，低温下放电性能和高温下循环寿命的影响。电解液中PST、MMDS添加剂含量对电池初始容量及内阻影响比较大。FEC对于化成过程中产气影响比较大，但可以提高电池的循环性能，DTD综合性能比较好。含有1%FEC+1%DTD添加剂(百分数均代表质量分数)的电解质产生具有长寿命的单晶NCM523/石墨电池，常温下倍率性能较好。     

1-丙烯-1,3-磺酸内酯对高电压锂离子电池的影响

用循环伏安和交流阻抗谱测试研究1-丙烯-1,3-磺酸内酯(PST)用作电解液添加剂的电化学行为,用X射线能谱对电极表面元素进行分析,考察添加剂PST对4.4 V高电压钴酸锂锂离子电池的影响。PST能在电池电极表面形成固体电解质相界面膜,抑制溶剂分子在负极的共嵌和还原分解,改善锂离子电池的循环性能和高温性能,但使低温性能劣化。     

阻燃-成膜添加剂复配高安全性电解液在锂离子电池中的应用

本论文合成了阻燃添加剂三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯(TFP),并将其与负极成膜添加剂复配组成高安全性电解液,以提高锂离子电池的安全性和电化学性能。在基准电解液(1.0 mol/L LiPF_6/EC+DEC(1∶1,v/v))中引入5%~20%TFP,电解液的阻燃性能显著提高;当TFP含量增加到20%时,电解液几乎不燃。但含20%TFP的高安全性电解液在石墨/LiCoO_2电池体系中的循环性能较差,半电池的测试结果表明:TFP与石墨负极兼容性较差。通过添加质量分数为1%的成膜添加剂(碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)),组成阻燃-成膜添加剂复配电解液体系,来改善20%TFP电解液的电化学性能,其中1%FEC的改善效果最显著:在石墨/LiCoO_2全电池体系和石墨/LiFePO_4全电池中都表现出优异的电化学性能,表明该阻燃-成膜添加剂复配的高安全性电解液具有重要的研究价值和广阔的应用前景。     

添加剂PhIS对LiFePO4锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池的性能，研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO₄软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO₄锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电，在-10℃低温下于2.00～3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。     

电解液添加剂对硅碳负极体系性能的影响

选用二甲基二甲氧基硅烷作为硅碳负极体系电解液的添加剂，重点论证了该添加剂对该体系电化学性能多方面的影响。采用DFT密度泛函理论计算了其添加剂的成膜性。实验结果表明：二甲基二甲氧基硅烷添加剂的使用具有更加优异的正极成膜性，在一定程度上提升了电极的常温循环与高温循环性能。适量的添加剂使用可以使电极拥有较小的ACIR与DCIR值，进而有利于改善电极的大倍率放电性能与低温放电性能。总之，添加剂的使用显著改善了高镍硅碳体系的电化学性能。     

成膜添加剂对硅碳负极体系循环寿命的改善

以比容量较高的氧化亚硅-石墨材料作为负极,考察不同成膜添加剂对电池寿命的改善作用,并研究其成膜机理。实验结果表明:硫酸亚乙酯(DTD)可以优先在硅碳负极表面成膜,成膜电位为2.3 V,按一定比例搭配碳酸亚乙烯酯(VC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)后,可将软包电池的循环寿命由700次提升至1 650次,获得较为理想的循环效果。     

电解液添加剂在硅碳负极体系中作用机理研究

选用比容量较高的氧化亚硅-石墨材料作为负极,考察不同电解液添加剂在其表面上的成膜作用及机理。实验结果表明:在石墨负极中加入质量分数5%的SiO,实际比容量可以达到395.73 mAh/g。LiPO_2F_2+FEC的添加剂组合可以将电池首次库仑效率提高至89.21%。其中LiPO_2F_2的成膜电位最小,可以在2.4 V即发生成膜反应。LiPO_2F_2+FEC的添加剂组合可以有效地改善硅碳负极的循环性能,在200次循环后容量保持率可以达到90.29%。     

电解液添加剂对高镍锂离子电池性能的影响

研究碳酸亚乙烯酯（VC）、1,3-丙烷磺酸内酯（PS）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）和硫酸乙烯酯（DTD）等添加剂在高镍[n（Ni）≥80%]正极材料锂离子电池中的应用效果。对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）|SiO_x/石墨软包装电池和Li|SiO_x/石墨扣式电池进行电化学性能、化成产气及负极界面形貌等分析。除PS外的添加剂,均不影响SiO_x/石墨电极的初始容量;VC、PS会增大SiO_x/石墨界面阻抗。VC、PS和FEC可减少软包装电池的化成产气,而DTD化成产气明显偏多,且主要为烷烃。使用FEC的电池,常温和低温倍率性能最好,25℃和-20℃放电容量,在0.5 C时为标称容量的92.0%和68.2%,在2.0 C时为75.2%和21.5%。使用FEC的电池在高温60℃下存储14 d,容量恢复率和保持率分别为63.3%和48.5%,电压降为2.7%;使用DTD的分别为72.4%、63.6%和1....     

复合三元电池高温循环性能研究

针对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合三元电池,从电解液溶剂体系筛选、锂盐研究以及添加剂使用三个方面系统研究了电解液对电池高温性能的影响,通过新型锂盐、添加剂的使用,提升了电池55℃高温循环性能。结果显示:使用DEC代替DMC作为溶剂,降低EMC含量能够有效提升复合三元电池高温性能,高温55℃循环从150次提升至300次;使用1.0 mol/L LiPF_6+0.2 mol/L LiFSI,电池阻抗明显降低,电池高温循环进一步得到提升,55℃循环提升至500次;添加0.5%(质量分数)的LiODFB成膜添加剂时,能够改善负极成膜效果,55℃高温循环提升至700次,当加入过量LiODFB时,电池产生大量CO和CO_2,造成复合三元电池高温循环性能恶化。     

2-氯苯甲醚对锂离子电池防过充性能的影响

采用循环伏安扫描、充放电循环、过充测试等手段,研究了2-氯苯甲醚作为锂离子电池电解液添加剂,对电池的防过充性能及常温循环寿命、高温循环性能的影响.研究发现,2-氯苯甲醚的氧化峰电位为4.67 V(vs.Li/Li~+),在磷酸铁锂电池中与石墨负极具有较好的相容性.0.5 C/5 h、1 C/3 h过充时不漏液、不起火、不爆炸;作为添加剂使用时电池1 C倍率常温循环338次容量保持率为81.4%:60℃高温1 C倍率循环200次容量保持率为79.9%.     

碳酸亚乙烯酯中2,6-二叔丁基对甲酚含量对电池性能的影响

采用三种不同梯度2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)添加量(0、40μg/g、80μg/g)的碳酸亚乙烯酯(VC)配制电解液，通过对电池直流内阻(DCIR)、高温存储、低温放电、循环性能的分析，研究BHT对电池性能的影响。研究发现：BHT的加入会增大电池内阻，降低低温条件下的电池放电效率。尽管BHT由于自身的抗氧化能力对电池的高温存储性能有微幅提升，但会降低电池的循环寿命。随着BHT添加量的增加，对电池的影响也会增大。目前在VC中加入BHT来延长电解液的使用期限还是最优选择，具体添加量还需要根据实际使用周期进行权衡。     

2,3-吡啶二羧酸酐用于高电压锂离子电池电解液

将2,3-吡啶二羧酸酐(PDA)作为功能型添加剂加入电解液中，可拓宽电解液的氧化还原窗口，并先于溶剂在正负极表面形成保护膜。添加2.0%PDA后，钴酸锂/石墨全电池在85℃下存储18 h,厚度膨胀率从37.0%降低至8.4%;45℃下，以1.0 C在3.0～4.5 V循环600次，容量保持率从58.3%提升至84.9%;在45℃浮充测试中，含2.0%添加剂的电池78 d后厚度膨胀率仅为9.7%。过多的PDA会导致负极阻抗显著增加，出现析锂现象。综合考虑常温和高温性能，PDA添加质量分数建议为1.0%。     

二草酸硼酸锂对钛酸锂负极电池高温性能的影响

研究二草酸硼酸锂(LiBOB)作为成膜添加剂对钛酸锂(Li4Ti5O12)/LiNi1/4Co1/2Mn1/4O2电池高温性能的影响。通过循环伏安扫描、X射线光电子能谱分析,考察LiBOB在Li4Ti5O12负极上的成膜情况,用电化学交流阻抗谱考察膜的热稳定性。添加剂LiBOB在钛酸锂负极的还原电位为1.75 V(vs.Li/Li+),优先于电解液在负极表面发生电化学反应形成固体电解质相界面(SEI)膜。该膜可降低电池的电荷转移阻抗,有利于提高电池的高温循环和高温储存性能。     

T_5TFSI用于锂离子电池电解液的性能

研究了基于烷基噻吩阳离子的离子液体烷基噻吩二(三氟甲基磺酰)亚胺(T_5TFSI)用于锂离子电池电解液的性能,分析了添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)和γ-丁内酯(GBL)的影响.在0.4 mol/L的二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)/T_5TFSI中分别加入10%的VC或GBL时,0.1 C首次放电的比容量都可达到150 mAh/g.当w(vc)≤10%时,随着w(VC)的增加,电池的首次放电比容量增加,循环稳定性提高.当加入10%的GBL时,以0.1 C循环的库仑效率接近100%;以0.1 C循环100次的容量保持率为60%.     

二氟磷酸锂改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池的高温性能

将二氟磷酸锂(LiPO_2F_2)作为添加剂来改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池高温贮存性能。相对于没有添加LiPO_2F_2的电池,电解液中添加1%LiPO_2F_2的电池在高温60℃下贮存14 d,容量保持率提高6.05%,容量恢复率提高6.01%,并能抑制电池高温产气。采用电化学交流阻抗谱测试电池高温贮存前后的阻抗行为,用SEM、X射线光电子能谱(XPS)对电极表面进行分析,发现LiPO_2F_2能够在正极表面形成热稳定性好且可降低界面阻抗的固体电解质相界面(SEI)膜。     

碳酸乙烯亚乙酯对锂离子电池性能的影响

利用量子化学计算、循环伏安、电化学阻抗及充放电测试等方法,考察了电解液成膜添加剂碳酸乙烯亚乙酯(VEC)对锂离子电池性能的影响.量子化学计算结果表明:VEC具有较低的分子最低空轨道(LUMO)能量值.循环伏安及交流阻抗测试表明:碳酸乙烯亚乙酯的还原电位为1.2 V( vs.Li/Li+),优先于电解液在负极表面发生电化学反应形成电解质相界面(SEI)膜.该膜较稳定,可提高电池的循环性能,并抑制电池气胀.SEI膜阻抗较大,不利于电极的嵌脱锂反应,导致首次充放电容量及效率较低.     

碳酸亚乙烯酯对锂离子电池性能的影响

以方型铝壳13 Ah动力锂离子电池作为研究对象,考察了不同碳酸亚乙烯酯(VC)质量分数的电解液对电池性能的影响。通过分析电池化成、分容数据、高温存储性能,以及电池常温和高温55℃循环寿命的数据,发现当电解液中含有质量分数3%的VC时,电池具有较低内阻,较高容量保持率、较好的常温循环性能和高温循环性能。     

钙质添加剂对密封可充锌镍电池性能的影响

钙质添加剂与锌酸根形成难溶的Ca[Zn(OH)3]2,可延长锌负极的寿命,改善锌镍电池的高温存放性能,提高荷电保持率并延长放电时间.加入钙质添加剂的锌负极循环100次的容量几乎不衰减.添加氢氧化钙、木质素磺酸钙及无钙质添加剂的电池,荷电保持率分别为68.69％、57.05％和52.32％,放电时间分别为34.00 mi...     

己二腈对高电压锂离子电池性能的影响

用线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗谱研究己二腈(ADN)用作电解液添加剂的电化学行为,用X射线能谱(EDS)对电池正负极表面进行元素分析,考察己二腈作为电解液添加剂对以钴酸锂为正极的4.4 V锂离子电池性能的影响。含0.5%己二腈电解液能在正极表面形成腈键参与的吸附结构,并使4.4 V电池的高温存储厚度膨胀率从86.6%下降到13.1%。     

碳酸甘油酯衍生物用于电解液添加剂的研究

研究了双(2,3-环碳酸甘油酯)草酸酯和双(2,3-环碳酸甘油酯)丁二酸酯作为电解液添加剂对锂离子电池性能的影响。通过恒流充放电测试、交流阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)对含不同电解液电池的电化学性能进行表征。结果表明:与空白电解液相比,含添加剂电解液在石墨电极表面形成稳定的保护性SEI膜;而且可以抑制电解液持续分解;循环二十周后,电池阻抗增加变小;由于电极-电解液界面的优化,含添加剂的电池表现出优越的循环稳定性。