【摘 要】
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锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应等优点已广泛用作移动电子终端电源。但是迄今为止,锂离子电池还不能满足动力锂离子电池的要求,其安全性和稳
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锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应等优点已广泛用作移动电子终端电源。但是迄今为止,锂离子电池还不能满足动力锂离子电池的要求,其安全性和稳定性需要进一步提高。锂离子电池使用易燃有机电解液体系,当发生滥用时存在爆炸的隐患。为提高锂离子电池的安全性,本文提出了两种新型防过充添加剂:二甲氧基二苯基硅烷(DDS)和1,4-二异丙基苯(p-DIPB),采用采用循环伏安扫描、电化学阻抗、恒电流充放电、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、密度范函理论(DFT)计算等方法,研究了两种新型防过充添加剂的性质及其对电池性能的影响,得到如下结果:
1、DDS氧化聚合起始电位在4.5 V(vs.Li/Li+)左右,在4.9V(vs.Li/Li+)时出现一个大的氧化峰。含5％DDS的电池在过充电过程中,电压缓慢上升至4.5V左右后出现充电平台,消耗充电电量,从而对电池起到过充电保护作用。对含DDS电池过充电的电极表面和隔膜的形貌进行SEM观察发现,正极表面和隔膜表面均有一层明显的聚合物。正常充放电过程中,添加5％的DDS对电池容量特性影响不大。
2、在1mol·L-1 LiPF6/EC+DMC+EMC(质量比1/1/1)中添加5％的p-DIPB时,外加电压高于4.2V(vs.Li/Li+)p-DIPB发生电聚合反应,使电池内阻增大而阻断电流通过,达到防过充电的目的。
3、采用密度泛函(DFT)方法计算了p-DIPB反应的有关参数。计算结果表明,在过充时,p-DIPB优先于溶剂分子发生氧化反应,生成p-DIPB+,氧化峰电位为4.83V。随后,p-DIPB+苯环上的C-H键发生断裂,生成H+和自由基。自由基在电极表面发生聚合反应形成聚合物。
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