高電壓LiCoO2電池的電極材料改性與功能電解液研究.pdf

1、隨著3G/4G手機(jī)和平板電腦等電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，需要電池支持更長(zhǎng)時(shí)間的操作，對(duì)鋰離子電池續(xù)航力提出了更高的要求。因此，提高鋰離子電池的比能量密度已成為亟待解決的問題之一。LiCoO2正極材料因具有能量密度高、循環(huán)和倍率性能好等特點(diǎn)，一直在3C數(shù)碼市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位。目前可以通過提高LiCoO2正極材料的充電截止電壓來(lái)提高鋰離子電池的比能量密度，將充電截止電壓從4.2V提高到4.5V，電池的比能量密度將從137mAhg-1提高至190mA

2、hg-1，因而發(fā)展4.5V高電壓LiCoO2電池具有重要的實(shí)際意義。但當(dāng)充電截止電壓高于4.2 V時(shí)，一方面，電極材料的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，另一方面，傳統(tǒng)電解液在高電壓下會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氧化分解，導(dǎo)致鋰離子電池的容量衰減迅速。本論文主要圍繞高電壓LiCoO2電池的正極材料改性與功能電解液完成了以下工作:
　　首先，采用液相法對(duì)LiCoO2進(jìn)行MgAl2O4改性，并以Al2O3和MgO改性作為對(duì)比。研究了MgAl2O4改性對(duì)LiCoO2材料

3、物理性能和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，MgAl2O4改性的LiCoO2正極材料在4.5V下有著最好的電化學(xué)性能，特別是循環(huán)性能。1％MgAl2O4改性的LiCoO2在1C倍率下循環(huán)70圈后仍具有96％以上的容量保持率，而原始LiCoO2的容量保持率僅為42％。
　　其次，采用1H，1H，5H-八氟戊基-1，1，2，2-四氟乙基醚(F-EAE)作為電解液共溶劑，以1M LiPF6/EC-DEC(w/w,1∶3)為基準(zhǔn)電解液，制備新型

4、高電壓電解液。研究了F-EAE作為電解液共溶劑對(duì)LiCoO2和石墨電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，電解液中F-EAE的量為10％時(shí)，可以明顯改善LiCoO2和石墨的電化學(xué)性能。LiCoO2在4.5V及1C倍率下循環(huán)100圈后的放電比容量為166mAhg-1，其容量保持率為88％，而電池在基準(zhǔn)電解液中的容量基本衰減為0mAhg-1。石墨在0.05C倍率下的首次充放電比容量分別為324.9mAhg-1、386.6mAhg-1，優(yōu)于在基準(zhǔn)電解

5、液中的321mAhg-1、436.8mAhg-1。
　　最后，采用丁二腈(SN)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)作為電解液添加劑，以1M LiPF6/EC-EMC-DEC(w/w/w,5∶3∶8)為基準(zhǔn)電解液，制備新型高電壓電解液。研究了SN、FEC作為電解液添加劑對(duì)LiCoO2電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，加入2％FEC-1％SN復(fù)合添加劑的電解液具有最好的綜合性能，可以明顯提高LiCoO2的循環(huán)穩(wěn)定性能。在0.5C倍率下，電池在3