鋰離子電池LiBOB-PC電解液和碳負(fù)極材料相容性的研究.pdf

1、鋰離子電池LiBoB/PC電解液和碳負(fù)極材料相容性的研究為了改善鋰離子電池的低溫使用性能，長(zhǎng)久以來(lái)研究者一直試圖用PC代替EC作為鋰離子電池電解液的溶劑。本文針對(duì)新型鋰鹽雙乙二酸鵬酸鋰(LiBOB)可以穩(wěn)定.PC基電解液中石墨負(fù)極的特點(diǎn)，對(duì)LiBOB/PC電解液和石墨電極的界面相容性進(jìn)行了研究。 采用循環(huán)伏安法對(duì)人造石墨E-SLX50與LiBOB/PC及LiPF<,6>/PC電解液的相容性進(jìn)行了比較，結(jié)果表明在PC作為溶劑的電解

2、液體系中，LiBOB電解液與石墨電極的相容性要明顯優(yōu)于LiPF<,6>電解液。LiBOB/PC電解液在石墨材料表面可以生成結(jié)構(gòu)完整穩(wěn)定的SEI膜，而有效保護(hù)石墨電極。 通過(guò)電化學(xué)方法對(duì)LiBOB/PC電解液與四種不同石墨電極(高取向裂解石墨HOPG、人造石墨SFG-44、天然石墨NG-7和中間相碳微球MCMB)的相容性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明在相同濃度的LiBOB/PC電解液中，四種不同石墨電極和LiBOB/PC電解液的相容性：HO

3、PGSFG44>Ng7>MCMB。結(jié)果表明石墨化電極材料的石墨化程度越高，LiBOB/PC電解液與石墨材料的相容性越差。采用SEM對(duì)電極材料的顆粒尺寸和形狀、表面形態(tài)進(jìn)行了觀測(cè)，HOPG基面平滑，側(cè)面存在裂縫等缺陷；SFG-44和NG-7具有鱗片狀的顆粒形狀；MCMB顆粒具有球狀結(jié)構(gòu)，表面

4、粗糙。結(jié)果表明具有球狀顆粒形狀的材料比鱗片狀顆粒的材料對(duì)溶劑共嵌入造成的剝離現(xiàn)象的抵抗力更高，而材料的結(jié)晶表面越光滑、顆粒尺寸越大，LiBOB/PC電解液與石墨材料的相容性越差。采用循環(huán)伏安法對(duì)電解液濃度對(duì)LiBOB/PC電解液與石墨材料的相容性的影響進(jìn)行了研究，并分析了其原因。結(jié)果表明電解液濃度越高，LiBOB/PC電解液與石墨材料的相容性越好，其影響原因可能與電解液中鋰離子的溶劑化狀態(tài)有關(guān)。 為了更好的了解LiBOB/PC電

5、解液與石墨材料的界面相容性，本文還采用恒流充/放電法、電化學(xué)阻抗法和XPS對(duì)石墨電極在LiBOB/PC電解液中表面生成SEI膜的過(guò)程進(jìn)行了研究。結(jié)果表明在Li/C半電池的第一次放電過(guò)程中，1.75V(vs.Li/Li<'+>)左右發(fā)生的還原反應(yīng)對(duì)SEI膜的生成有重要的影響，此時(shí)BOB在電極表面還原生成了半碳酸酯類(lèi)化合物，抑制了PC的共嵌入，這也是LiBOB可以在PC電解液中穩(wěn)定石墨負(fù)極的主要原因。在低于1.2V(vs．Li/Li<'+>