鋰離子二次電池中有機(jī)電解液添加劑的合成與表征.pdf

1、鋰離子電池作為高能綠色環(huán)保電池，具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、環(huán)境友好等突出優(yōu)點(diǎn)，但在續(xù)航能力、工作溫度、安全性能等方面仍有待進(jìn)一步改善。添加劑具有用量少、見(jiàn)效快的顯著特點(diǎn)，在電解液中添加少量功能性添加劑被認(rèn)為是改善鋰離子電池性能的最為經(jīng)濟(jì)有效的方法。因此，新型添加劑的研究與開(kāi)發(fā)已成為鋰離子電池中的一個(gè)重要研究方向。
　　本論文設(shè)計(jì)并成功合成了三種碳酸甘油酯衍生物:雙（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）丁二酸酯、雙（2，3

2、-環(huán)碳酸甘油酯）對(duì)苯二甲酸酯和三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯。之后通過(guò)核磁、紅外兩種測(cè)試方法對(duì)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，采用熱重-紅外聯(lián)用(TG-FTIR)技術(shù)研究了化合物的熱穩(wěn)定性及熱裂解過(guò)程，并結(jié)合化合物鍵離解能(BDE)的理論計(jì)算數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證。最后將化合物作為添加劑加入到1M LiPF6/EC+DMC(v/v,1∶1)電解液中，經(jīng)過(guò)各種電化學(xué)測(cè)試研究添加劑對(duì)電池電化學(xué)性能的影響。
　　TG-FTIR測(cè)試結(jié)果顯示，雙（2，

3、3-環(huán)碳酸甘油酯）丁二酸酯、雙（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）對(duì)苯二甲酸酯和三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯的初始熱裂解溫度分別為262℃、284℃、251℃，可見(jiàn)三種化合物的熱穩(wěn)定性良好，均可滿足鋰離子電池的實(shí)際使用要求。在熱裂解過(guò)程中，分子中五元環(huán)上的C-C、C-O鍵優(yōu)先斷裂，鄰近五元環(huán)的C-O鍵后續(xù)斷裂，對(duì)于三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯，還會(huì)發(fā)生與苯環(huán)相連的C-C鍵的斷裂，化合物的BDE數(shù)據(jù)也證實(shí)了上述熱裂解過(guò)程。

4、　　根據(jù)化合物在基礎(chǔ)電解液中的溶解度，確定化合物加入量分別為0.5、0.7和1.0wt.％。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)雙（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）丁二酸酯的加入量為0.7wt.％時(shí)，電池的循環(huán)性能、倍率性能得到明顯改善，且電池循環(huán)20周后的阻抗值較小，形成的SEI膜厚度適宜且更加致密，但未能改善電池的電化學(xué)穩(wěn)定窗口。當(dāng)三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯的加入量為0.7wt.％時(shí)可稍微改善電池的倍率性能，但在其他方面效果不佳。除此之外的其他