鋰離子電池成膜添加劑的選擇和優(yōu)化.pdf

1、鋰離子電池具有能量密度大,自放電率低,對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)良特性,目前已經(jīng)應(yīng)用到移動(dòng)終端電子產(chǎn)品,混合動(dòng)力電動(dòng)車等產(chǎn)業(yè),是近年來新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著科技的不斷進(jìn)步,對(duì)鋰離子電池性能的要求也越來越高。提高能量密度,拓寬電池使用溫度范圍,提高電池安全性能等問題是廣大鋰離子電池研究者面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。這些關(guān)鍵技術(shù)的亟待解決,使得添加劑在鋰離子電池中的應(yīng)用已勢(shì)在必行。而添加劑的選擇和優(yōu)化是改善室溫離子液體電解質(zhì)與鋰離子電池電極材料相容性,進(jìn)而解

2、決這些技術(shù)問題的重要途徑。
　　 相比于有機(jī)添加劑無法消除的易燃性,銨鹽等無機(jī)鹽具有安全性高,價(jià)格低廉,原料易得等優(yōu)點(diǎn),如果以適當(dāng)用量溶解于適宜的電解液體系,將有可能在基本不提高成本,不改變生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上有效改善電池的一些宏觀性能。自1993年J.O.Besenhard將N2O作為鋰離子電池?zé)o機(jī)成膜添加劑以來,這方面的研究一直很少。
　　 本文研究了天然石墨負(fù)極在添加多種銨鹽,鋰鹽,鈉鹽,鉀鹽的傳統(tǒng)電解液中的電化學(xué)嵌脫

3、鋰性能,通過選擇和優(yōu)化,篩選出能改善石墨負(fù)極性能的含添加劑的電解液體系。并進(jìn)一步研究經(jīng)過添加劑優(yōu)化的電解液體系與正極材料的相容性。實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段主要為電化學(xué)性能測(cè)試,SEM,FTIR等,實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)篩選添加劑。先后在1mol/LLiC104/EC+DMC(1:1byv)和1mol/LLiPF6/EC+EMC(1:1byv)電解液中分別添加0.02mol/L的LiF,KF,NaF,NaCl,Na2CO3,N

4、a2SO3,NH4F,NH4Cl,(NH4)2SO4,CH3COONH4等10種無機(jī)鹽,通過電化學(xué)性能測(cè)試篩選出性能相對(duì)優(yōu)異的三種鹽Na2SO3,(NH4)2SO4,CH3COONH4。
　　 (2)優(yōu)化電解液體系。在1mol/LLiPF6/EC+EMC(1:1byv)電解液中分別添加0.02mol/LNa2SO3,(NH4)2SO4,CH3COONH4。與在1mol/LLiC104/EC+DMC(1:1byv)電解液中的結(jié)果相

5、比,在此電解液中添加的效果更好。
　　 (3)優(yōu)化濃度。在1mol/LLiPF6/EC+EMC(1:1byv)電解液中分別添加0.01mol/L和0.04mol/L的Na2SO3,(NH4)2SO4,CH3COONH4。與濃度為0.02mol/L時(shí)的結(jié)果作比較,發(fā)現(xiàn)濃度為0.02mol/L時(shí)的效果好于另兩個(gè)濃度時(shí)的效果。
　　 (4)篩選與正極材料LiFePO4的相容性良好的電解液體系。當(dāng)以分別添加了0.02mol/LN

6、a2SO3,(NH4)2SO4,CH3COONH4的1mol/LLiPF6/EC+EMC(1:1byv)為電解液體系,以LiFePO4為正極,鋰片做負(fù)極時(shí),此電解液體系顯示良好的性能。就三種添加劑而言,橄欖石型LiFePO4在含CH3COONH4的電解液中電化學(xué)綜合性能最好,其次是(NH4)2SO4,Na2SO3。
　　 經(jīng)過一系列的工作,最終確定三種添加劑各有特點(diǎn),并沒有哪一種顯示出絕對(duì)的優(yōu)越性。不過這也給我們提供了更大的選擇