鋰離子電池電解液用安全性添加劑的研究.pdf

1、鋰離子電池的安全和電解液息息相關(guān)，因電解液的組分為鋰鹽和易燃的有機(jī)物溶劑。電池過(guò)充電易發(fā)生事故。本文從電解液的角度，開(kāi)發(fā)過(guò)充保護(hù)和阻燃性電解液，旨在提高電池的安全性。
　　 通過(guò)對(duì)添加劑的作用機(jī)理及物化性能的探討，本文重點(diǎn)研究了一種阻燃添加劑，磷酸二苯異辛酯(DPOF)和兩類(lèi)防過(guò)充添加劑:苯甲醚類(lèi)和二甲氧基硝基苯類(lèi)。苯甲醚類(lèi)包括:苯甲醚(A)、2-溴苯甲醚(2BA)和3-溴苯甲醚(3BA)。二甲氧基硝基苯類(lèi)包括:1，2-二甲氧基

2、-4-硝基苯(DMNB1)和1，4-二甲氧基-2-硝基苯(DMNB2)。采用了循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)、恒流充放電和掃描電子顯微鏡(SEM)等一系列測(cè)試方法，研究了阻燃和防過(guò)充添加劑對(duì)電池性能的影響，得到如下結(jié)果:
　　 1.二甲氧基硝基苯類(lèi)防過(guò)充添加劑:電池的過(guò)充保護(hù)性能因DMNB1和DMNB2的應(yīng)用顯著提高。相同含量時(shí)，DMNB1防過(guò)充效果比DMNB2好，且對(duì)電池的循環(huán)性能影響更小。表明苯環(huán)上兩個(gè)甲氧基位于鄰位

3、、硝基位于對(duì)位的分子比兩個(gè)甲氧基處于對(duì)位、硝基處于鄰位的有機(jī)物更適合作為電解液過(guò)充保護(hù)添加劑。
　　 2.苯甲醚類(lèi)防過(guò)充添加劑:2-溴苯甲醚的過(guò)充保護(hù)效果好，然而其對(duì)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li和Li/AG電池的循環(huán)容量影響較大。在小電流下，苯甲醚過(guò)充保護(hù)性能不如2-溴苯甲醚，但在大電流下，與2-溴苯甲醚相當(dāng)。在苯甲醚、2-溴苯甲醚和3-溴苯甲醚中，苯甲醚的對(duì)電池性能影響最小。表明:當(dāng)苯環(huán)上溴基位于鄰位時(shí)，防過(guò)充

4、效果最好，優(yōu)于溴基處于對(duì)位時(shí)的效果。然而，不含溴基的苯甲醚的對(duì)電池的循環(huán)性能影響最小。
　　 3.阻燃添加劑:DPOF的加入有效提高了電解液的熱穩(wěn)定性。DPOF對(duì)石墨電極表面成膜沒(méi)有影響，然而，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li電池的循環(huán)性能隨著DPOF含量的增加明顯變差。高DPOF含量LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li電池的極片循環(huán)50次后，Rct和RSEI阻抗較大，導(dǎo)致其容量保持率較低。因此，LiNi1/