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可充电锂离子电池由于其高能量密度、快速充放电能力、无记忆效应、循环寿命长、无污染等优点,被认为是理想的绿色环保电池,并广泛应用于便携式电子产品、电动汽车以及混合电动汽车等领域。但是安全性是制约大容量锂离子电池商品化的重要因素之一,而电解液的高度易燃性是引起电池安全问题的重要原因,因此寻找合适的阻燃添加剂是解决这一问题的有效手段之一。本文运用自蔓延测试、自熄灭测试等方法研究阻燃剂HRF对电解液性能的影响,并研究了阻燃剂HRF对石墨、Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2材料电化学性能的影响。主要研究内容和结论如下:(1)在1 mol·L-1 Li PF6/EC+DMC+DEC电解液中分别添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%和5.0%的HRF,电导率测试结果发现未加添加剂的原始电解液电导率为8.21 m S·cm-1,添加了5.0%阻燃剂的电解液电导率降低为6.85m S·cm-1;采用自熄灭法和自蔓延法测试电解液的燃烧性能,结果表明,随着电解液中阻燃剂添加量的增加,单位质量电解液燃烧所需时间变长,火焰蔓延单位长度所需时间也变长,说明加入阻燃剂后,电解液的燃烧性能被抑制,并且燃烧的过程变的更加平缓,火焰的传播速率变慢,这可以有效防止电解液燃烧过程中短时间内释放大量的热,从而减小了电池爆炸的风险;当阻燃剂的含量增加到6%时,电解液在空气中已经不能被点燃;LSV结果显示,HRF使电解液的耐氧化能力增加,且HRF含量越多,电解液的耐氧化能力越强,这就一定程度上抑制了溶剂分子的氧化。(2)研究阻HRF对锂离子电池石墨负极电化学性能的影响。运用扫描电子显微镜观察了在未添加和添加0.5%HRF的电解液中石墨负极表面SEI膜的形貌变化,在加入HRF之后,石墨负极表面形成的SEI膜均匀性比在未加添加剂的电解液中形成的SEI膜细差,且有一定的沟壑,这会使锂离子在石墨负极中的嵌入和脱出更容易集中,破坏SEI膜的完整性,最终导致锂离子电池的循环性能变差;采用恒流充放电测试、循环伏安法和电化学阻抗谱测试研究了HRF对石墨负极的电化学性能影响,结果表明,加入HRF后,电池首次充放电过程中电解液组分EC的还原分解过程被抑制,循环稳定性略微下降,EIS结果表明加入HRF后电荷传递的电阻比在原始电解液中的电阻大,电荷传递的难度变大。(3)选取Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2为典型的正极材料,运用恒流充放电、CV和EIS等测研究了不同添加量下HRF对Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2正极的电化学性能影响。充放电结果显示,当电解液中HRF添加量为0.5%和1%的时,电极容量衰减较慢,循环性能较好,当添加量达到3%甚至5%时,70周后电极放电容量的波动剧烈,表明脱嵌锂的过程对材料结构已经造成了损坏。循环伏安测试结果显示,HRF的存在对Co3+/Co4+的可逆氧化还原过程有一定的抑制作用,减少了Co元素的氧化。同时随着HRF添加量的增加,Ni2+/Ni3+转化过程对应的峰发生明显的偏移。EIS测试结果表明,在添加0.5%HRF的电解液中,充放电过程中的RSEI的值要比未添加HRF时的RSEI的值大,这说明加入HRF之后,形成的SEI膜要比在原始电解液中形成的SEI膜要厚,增加了锂离子的嵌入和脱出的难度。同时经过不同周数CV后的EIS测试结果也表明,随着循环周数的增多,高频区半圆和中频区半圆均在逐渐的长大,在循环过程中锂离子的脱嵌越来越困难。