聚氰基丙烯酸乙酯對(duì)高電壓鋰離子電池正極-電解質(zhì)界面的改性研究.pdf

1、鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展到如今已經(jīng)有接近30年的歷史了。隨著鋰離子電池在消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能設(shè)備等方面的廣泛應(yīng)用，人類迫切需要具有更高能量密度的鋰離子電池來(lái)滿足市場(chǎng)需求。選擇高電壓正極材料是提高鋰離子電池能量密度的一種有效解決方法。但是，高電壓正極材料對(duì)現(xiàn)有的商品碳酸酯類電解液帶來(lái)一系列挑戰(zhàn)，容易引發(fā)電解液分解、電極與電解質(zhì)界面反應(yīng)、過(guò)渡金屬離子溶出等界面問(wèn)題，降低了高電壓鋰離子電池的循環(huán)性能。因此，本文以高電壓正極材料鈷酸鋰

2、（LiCoO2）和鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4）為研究對(duì)象，研究了聚氰基丙烯酸乙酯包覆對(duì)高電壓正極材料/電解質(zhì)界面的改性作用，并初步探討了改性機(jī)理。
　　首先，研究了聚氰基丙烯酸乙酯（PECA）包覆對(duì)高電壓LiCoO2/PEO/Li固態(tài)鋰離子電池的界面改性作用。XRD，SEM和TEM測(cè)試結(jié)果表明，采用原位聚合的方法在LiCoO2顆粒表面均勻包覆一層約50nm厚的PECA膜之后，LiCoO2的晶體結(jié)構(gòu)保持不變。FTIR，X

3、PS和電化學(xué)測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步表明，PECA包覆層抑制了LiDFOB的分解，并且在高電壓循環(huán)期間保持了PEO和LiDFOB之間的相互作用。因此，與LiCoO2/PEO/Li電池相比，PECA-LiCoO2/PEO/Li電池在高電壓循環(huán)期間表現(xiàn)出穩(wěn)定的界面阻抗以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。這說(shuō)明PECA包覆層能夠有效改善高電壓的LiCoO2正極和全固態(tài)PEO電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性。
　　其次，研究了共形的PECA納米包覆層對(duì)高電壓LiNi0.5

4、Mn1.5O4的界面改性作用，并對(duì)改性機(jī)理進(jìn)行了初步探討。研究結(jié)果表明，PECA聚合物能夠形成連續(xù)的、約10nm厚的表面包覆層，并為鋰離子提供快速傳輸通道，從而在避免因LiNi0.5Mn1.5O4與電解液直接接觸而導(dǎo)致的界面反應(yīng)的同時(shí)，保證了鋰離子在電極和電解液之間的有效傳輸。因此，PECA共形納米包覆層能夠改善LiNi0.5Mn1.5O4與電解液之間的界面穩(wěn)定性，降低界面阻抗，顯著提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，多價(jià)金屬離子與PECA的強(qiáng)