抗氧化劑TBHQ、BHT和TP作為電解液添加劑對石墨電極電化學性能的影響.pdf

1、近年來，能源和環(huán)境的問題日益突出，為了保護和改善我們的生存環(huán)境，政府著重推進新能源行業(yè)，特別是新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。這就對新能源電動汽車的核心技術(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單、經(jīng)濟的手段之一。本文提

2、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，深入研究了其對鋰電池石墨電極電化學性能的影響機理，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。本文同時對石墨電極片的厚度對其電化學阻抗譜（EIS）特征的影響進行探究，并嘗試對其機制進行理論解釋。測試手段包括充放電測試、循環(huán)伏安法、電化學阻抗譜、掃描電子顯微鏡等，實驗主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）模擬結(jié)果表明：在電極片較薄時，中頻區(qū)的與鋰離

3、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，實驗結(jié)果與此能很好地吻合。因此可得出，石墨電極在3.0 V～1.0 V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輸過程。
　?。?）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在含量較低時在首次嵌鋰的整個

4、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。
　?。?）在1

5、 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對鋰電池石墨電極會產(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%（5wt% BHT）提高到

6、94%（15wt%BHT）。電化學阻抗譜的測試結(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