导　　师： 李翠华

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 深圳大学

摘　　要： 随着锂离子电池在多行业的深入应用,人们对锂离子电池性能的要求也越来越高。目前安全性问题和高的能量密度已经成为制约锂离子电池发展的重要因素,对于更大的动力电池组,要求更为严格。开发合适的高电压正极材料应用于锂离子电池中是提高能量密度的有效途径之一。然而,目前市场上广泛使用的电解质主要由锂盐LiPF和碳酸酯有机溶剂组成,该锂盐遇水易分解,产生的HF会破坏高电压正极结构的完整,造成电池容量的衰减;并且易挥发、易燃的碳酸酯类溶剂,在高的电流密度下工作存在严重的安全隐患。因此,开发新型高电压安全性电解质已经成为一个研究热点。其中离子液体因其具有电化学窗口宽、热稳定性好、无蒸气压等特性而备受研究者青睐。根据以上思路,本文以高能量密度富锂正极材料(LiNiMnO,RM)和5V高电压正极材料(LiNiMnO,LNMO)为主要研究对象,设计和开发了具有高安全性的高电压锂离子电池电解质,取得了以下阶段性成果:(1)引入具有成膜性功能的DFOB阴离子,成功合成了新型哌啶类离子液体N-甲基-N-丙基哌啶二氟草酸硼酸盐(PPDFOB)。将PPDFOB作为共溶剂与有机碳酸二甲酯(DMC)结合,采用LiTFSI作为锂盐,配置混合电解液体系应用于Al/Li腐蚀电池。将实验测试和量子化学相结合的方法系统分析了PPDFOB对铝腐蚀抑制的机理。通过DFT计算发现,DFOB阴离子具有最高的HOMO值,在首次充电过程中,能够优先在铝箔表面氧化并参与形成钝化膜。而且当离子液体PPDFOB的含量达到20%以上时,该钝化膜能够完全抑制因LiTFSI锂盐在高电位下的铝腐蚀,为该电解液体系应用于高电压锂离子电池提供了可能性。(2)将Li TFSI+PPDFOB/DMC电解液体系进一步应用于高电压Li/LiNiMnO电池中。研究发现:DFOB氧化形成的B-O/B-F化合物在LNMO正极表面构成了稳定的阴极电解质界面膜(Cathode electrol

关 键 词： 锂离子电池 离子液体 电解质 铝腐蚀 安全性

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