锂离子电池电解液添加剂的研究

• 作 者: 张鹏
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 锂离子电池 电解液 过充电保护 添加剂

在基本不增加电池成本的基础上,只需在锂离子电池电解液中加入少量添加剂,就能显著改善电池的某些性能,这种方法是近年来改善锂离子电池性能的一个重要研究方向.本课题主要研究能够提高锂离子电池耐过充电性能和循环性能的电解液添加剂.通过对LB以及2-氯-1,4-二甲氧基苯和4-氟-1,2-二甲氧基苯这三种可以提高电池过充电性能的添加剂的研究,发现LB添加剂能够显著提高电池的耐过充电性能,随着添加量增多,电池耐过充电性能越好,同时,对电池的循环性能没有明显影响.然而,加入LB添加剂增大了电池的首次不可逆容量损失,降低电池的大电流放电性能和高温容量恢复性能,添加量越多这种破坏作用越严重.2-氯-1,4-二甲氧基苯和4-氟-1,2-二甲氧基苯这两种添加剂对电池的耐过充电性能没有明显作用,反而对电池的其他电性能有明显的破坏作用.提高电池循环性能的添加剂主要研究了CO<,2>和SO<,2>,另外还研究了通过碳酸钠溶液处理石墨负极来提高电池的循环性能.研究发现,加入CO<,2>,SO<,2>以及使用碳酸钠溶液处理负极都能够明显提高电池的循环性能,其中以SO<,2>的作用最为显著,随着添加量增大,作用更加明显.然而,加入CO<,2>,SO<,2>以及使用碳酸钠溶液处理负极都会增大电池的首次不可逆容量损失,降低电池的大电流放电以及低温放电性能.通过线性电位扫描以及电化学交流阻抗测试,初步研究耐过充电添加剂作用的机理.发现三种提高电池耐过充电性能的添加剂会在电解液分解电位之前发生反应,特别是LB添加剂的反应会导致电池的阻抗增大,从而使得电池保持安全的状态.电化学交流阻抗测试发现,提高电池循环性能的添加剂明显增大了电池的界面阻抗,说明添加剂使得负极SEI(Solid Electrolyte Interphase,固体相界面膜)膜变得更致密,从而提高了电池的循环性能.