聚氰基丙烯酸乙酯對高電壓鋰離子電池正極-電解質(zhì)界面的改性研究.pdf

1、鋰離子電池的商業(yè)化應用發(fā)展到如今已經(jīng)有接近30年的歷史了。隨著鋰離子電池在消費電子產(chǎn)品、電動汽車和儲能設備等方面的廣泛應用，人類迫切需要具有更高能量密度的鋰離子電池來滿足市場需求。選擇高電壓正極材料是提高鋰離子電池能量密度的一種有效解決方法。但是，高電壓正極材料對現(xiàn)有的商品碳酸酯類電解液帶來一系列挑戰(zhàn)，容易引發(fā)電解液分解、電極與電解質(zhì)界面反應、過渡金屬離子溶出等界面問題，降低了高電壓鋰離子電池的循環(huán)性能。因此，本文以高電壓正極材料鈷酸鋰

2、（LiCoO2）和鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4）為研究對象，研究了聚氰基丙烯酸乙酯包覆對高電壓正極材料/電解質(zhì)界面的改性作用，并初步探討了改性機理。
　　首先，研究了聚氰基丙烯酸乙酯（PECA）包覆對高電壓LiCoO2/PEO/Li固態(tài)鋰離子電池的界面改性作用。XRD，SEM和TEM測試結(jié)果表明，采用原位聚合的方法在LiCoO2顆粒表面均勻包覆一層約50nm厚的PECA膜之后，LiCoO2的晶體結(jié)構(gòu)保持不變。FTIR，X

3、PS和電化學測試結(jié)果進一步表明，PECA包覆層抑制了LiDFOB的分解，并且在高電壓循環(huán)期間保持了PEO和LiDFOB之間的相互作用。因此，與LiCoO2/PEO/Li電池相比，PECA-LiCoO2/PEO/Li電池在高電壓循環(huán)期間表現(xiàn)出穩(wěn)定的界面阻抗以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。這說明PECA包覆層能夠有效改善高電壓的LiCoO2正極和全固態(tài)PEO電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性。
　　其次，研究了共形的PECA納米包覆層對高電壓LiNi0.5

4、Mn1.5O4的界面改性作用，并對改性機理進行了初步探討。研究結(jié)果表明，PECA聚合物能夠形成連續(xù)的、約10nm厚的表面包覆層，并為鋰離子提供快速傳輸通道，從而在避免因LiNi0.5Mn1.5O4與電解液直接接觸而導致的界面反應的同時，保證了鋰離子在電極和電解液之間的有效傳輸。因此，PECA共形納米包覆層能夠改善LiNi0.5Mn1.5O4與電解液之間的界面穩(wěn)定性，降低界面阻抗，顯著提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，多價金屬離子與PECA的強