用于改善鋰離子電池安全性添加劑的研究.pdf

1、鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大等優(yōu)點，已作為可靠的能源廣泛應(yīng)用于小型電源驅(qū)動設(shè)備，但由于鋰離子電池還存在一些由熱穩(wěn)定性引起的安全問題，使其用在大型電池方面受到限制，研究并提高鋰離子電池的安全性具有十分重要的意義。安全性中最突出的兩個問題是過熱和過充，它們都能引起的電池的燃燒或爆炸。在鋰離子電池電解質(zhì)中加入適宜的添加劑，能有效改善鋰離子電池的安全性能。關(guān)于阻燃添加劑和過充保護添加劑的研究，成為近年來的研究熱點。阻燃添加劑的研究起步較

2、早，但是仍然沒有找尋到適宜鋰離子電池使用的阻燃添加劑。而對于過充保護添加劑，國內(nèi)外都還處于起步階段。 本論文突破常規(guī)，首次選取了一種新型的同時含有磷和氰基的磷酸酯…．二乙基氰基甲基膦酸酯(diethylcyanomethylphosphonate，DECP)作為鋰離子電池用阻燃添加劑。研究了這種阻燃添加劑在幾種電解液體系中的阻燃性能和電池性能。研究證明，這種阻燃添加劑在電解液體系中能表現(xiàn)出較好的阻燃性能。本論文對含有阻燃添加劑的

3、電解液與正負極的相容性進行了研究。研究了DECP在1MLiPF6EC／DMC、lMLiPF6EC／DMC／EMC、1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC電解液中與人造石墨負極的相容性，發(fā)現(xiàn)在1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC電解液中DECP含量為5％時具有很好的負極相容性，并用循環(huán)伏安法初步分析了DECP對負極容量影響的機理。同時研究了DECP在1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC電解液中與正極材料的相容性。研究發(fā)現(xiàn)DECP

4、含量為5％時，對LiC002正極材料也有很好的相容性。所以，1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC／DECP(1：1：1：1％：5％byweight)是有望應(yīng)用于鋰離子電池中的具有良好阻燃性的電解液。 本文采用了一種新型的研究阻燃性能的方法。電解液的阻燃性能表征是研究阻燃添加劑的難點，本論文在大膽借鑒國外同行的研究方法基礎(chǔ)上，在國內(nèi)首次采用了自熄時間(SET)和阻燃效率(F)來量化阻燃劑的阻燃性能，這是一種適宜研究并且簡單、經(jīng)

5、濟、可靠的定量比較阻燃性能的方法，經(jīng)實驗證明，獲得了可比性較強的數(shù)據(jù)。 本論文將環(huán)己基苯(Cyclohexylbenzene，CHB)作為一種新型電聚合過充保護添加劑應(yīng)用到鋰離子電池中。通過過充電試驗研究了CHB在1MLiPF6EC／DEC／DMC(1：1：1byweight)電解液中的過充保護作用，當(dāng)CHB含量為2．5％時就能表現(xiàn)出明顯的過充保護作用，能將電池的電壓鉗制在4．5～4．8V。用循環(huán)伏安法研究了CHB的過充保護機理