锂离子电池宽温电解液体系的构建与性能研究
发布时间：2021-03-07 05:58
工作温度范围是电源系统的重要性能指标之一。为了适应在不同环境下的使用,电源系统应具有较宽的工作温度范围,国标民用要求其工作温度范围在-2060°C。目前商业化的锂离子电池很难在如此宽的温度范围内高性能的稳定工作。本论文通过构建宽温电解液体系拓宽锂离子电池可稳定工作的温度范围,使其在-2060°C具有高的放电比容量和平台电压,同时保持优良的高低温循环稳定性。目前提高锂离子电池宽温性能最行之有效的方法是优化电解液体系。本论文分别从初步构建宽温电解液体系、所构建电解液体系与中间相炭微球（MCMB）负极的相容性和宽温电解液体系与钴酸锂（LiCoO2）、磷酸亚铁锂（LiFePO4）以及高电压镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4,LNMO)三种正极的相容性三个方面入手,探讨了电解液混合锂盐的应用、添加剂的性能、电解液的电导率、电解液与正负极的表面化学反应等问题。通过筛选合适的锂盐和添加剂,研究锂盐的热稳定性、添加剂的添加量与电池性能之间的关系,...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)青海省
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同领域所需锂离子电池的工作温度范围[1]
图 1.1 不同领域所需锂离子电池的工作温度范围[1].1 Operating temperature range of lithium-ion battery for differ池结构池的结构如图 1.2 所示[3]，由正极，负极和电解液三为过渡金属嵌锂氧化物，负极材料为层状石墨，正负类电解液。锂离子电池在充电时，Li+从过渡金属氧电解液和隔膜嵌入到负极材料层状石墨中；放电过程出，经过电解液和隔膜重新嵌入到过渡金属氧化物出，此过程是一种理想的可逆反应[4, 5]。
图 1.3 电极/电解液界面附近的 Li+传输阻抗示意图[1] Scheme of Li+transmission resistances near electrode/electrolyt电解液自身稳定性和电解液与正负极界面膜的热稳定因素。电解液在高温下的自身分解以及高温对界面膜性能变差。在高温下电解液中各组分之间以及含有的学反应，高温也促使界面化学反应加剧，使得界面致电池高温循环稳定性降低[16-18]。极材料选择范围有限，难以通过优选正负极材料改善效的方案是优选合适的锂盐、溶剂和添加剂等来优化电导率，降低低温下的 Rs，改善 SEI 和 CEI 膜的性 Rct，达到对电池低温性能改善的目的；同时通过选择好的添加剂，来提高电解液的热稳定性和改善正负极
【参考文献】：
期刊论文
[1]针状焦改性作为锂离子电池负极材料的研究[J]. 焦妙伦,陈明鸣,王成扬,赵品一. 电源技术. 2018(01)
[2]LiODFB基电解液的电化学性能及其与钛酸锂的相容性研究[J]. 周宏明,刘芙蓉,李荐,方珍奇,李艳芬,朱玉华. 无机材料学报. 2013(05)
[3]锂离子电池电解液新型锂盐的研究进展[J]. 任永欢,吴伯荣,杨春巍,吴锋,陈飞彪. 电源技术. 2011(09)
[4]二氟二草酸硼酸锂对LiFePO4/石墨电池高温性能的影响[J]. 付茂华,黄可龙,刘素琴,刘建生,李永坤. 物理化学学报. 2009(10)
[5]添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响[J]. 许杰,姚万浩,姚宜稳,王周成,杨勇. 物理化学学报. 2009(02)
[6]LiPF6与LiBOB的热分解非等温动力学[J]. 李世友,李法强,马培华,邓小川. 电池. 2007(06)
[7]锂离子电池爆炸机理研究[J]. 陈玉红,唐致远,卢星河,谭才渊. 化学进展. 2006(06)
[8]锂离子电池非水电解质锂盐的研究进展[J]. 薛照明,陈春华. 化学进展. 2005(03)
[9]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 王凤飞,王新庆,杨冰,李振华,王淼. 纳米技术与精密工程. 2004(03)
[10]锂离子电池有机电解液成膜添加剂研究进展[J]. 庄全超,武山. 化学通报. 2003(11)
博士论文
[1]锂离子电池电极/电解液界面膜的设计与性质研究[D]. 李斌.华南理工大学 2016
[2]锂离子电池宽温电解液的设计与性能研究[D]. 芦伟.国防科学技术大学 2015
硕士论文
[1]5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4制备及其掺杂改性研究[D]. 庞佩佩.天津大学 2010
本文编号：3068524
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)青海省
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同领域所需锂离子电池的工作温度范围[1]
图 1.1 不同领域所需锂离子电池的工作温度范围[1].1 Operating temperature range of lithium-ion battery for differ池结构池的结构如图 1.2 所示[3]，由正极，负极和电解液三为过渡金属嵌锂氧化物，负极材料为层状石墨，正负类电解液。锂离子电池在充电时，Li+从过渡金属氧电解液和隔膜嵌入到负极材料层状石墨中；放电过程出，经过电解液和隔膜重新嵌入到过渡金属氧化物出，此过程是一种理想的可逆反应[4, 5]。
图 1.3 电极/电解液界面附近的 Li+传输阻抗示意图[1] Scheme of Li+transmission resistances near electrode/electrolyt电解液自身稳定性和电解液与正负极界面膜的热稳定因素。电解液在高温下的自身分解以及高温对界面膜性能变差。在高温下电解液中各组分之间以及含有的学反应，高温也促使界面化学反应加剧，使得界面致电池高温循环稳定性降低[16-18]。极材料选择范围有限，难以通过优选正负极材料改善效的方案是优选合适的锂盐、溶剂和添加剂等来优化电导率，降低低温下的 Rs，改善 SEI 和 CEI 膜的性 Rct，达到对电池低温性能改善的目的；同时通过选择好的添加剂，来提高电解液的热稳定性和改善正负极
【参考文献】：
期刊论文
[1]针状焦改性作为锂离子电池负极材料的研究[J]. 焦妙伦,陈明鸣,王成扬,赵品一. 电源技术. 2018(01)
[2]LiODFB基电解液的电化学性能及其与钛酸锂的相容性研究[J]. 周宏明,刘芙蓉,李荐,方珍奇,李艳芬,朱玉华. 无机材料学报. 2013(05)
[3]锂离子电池电解液新型锂盐的研究进展[J]. 任永欢,吴伯荣,杨春巍,吴锋,陈飞彪. 电源技术. 2011(09)
[4]二氟二草酸硼酸锂对LiFePO4/石墨电池高温性能的影响[J]. 付茂华,黄可龙,刘素琴,刘建生,李永坤. 物理化学学报. 2009(10)
[5]添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响[J]. 许杰,姚万浩,姚宜稳,王周成,杨勇. 物理化学学报. 2009(02)
[6]LiPF6与LiBOB的热分解非等温动力学[J]. 李世友,李法强,马培华,邓小川. 电池. 2007(06)
[7]锂离子电池爆炸机理研究[J]. 陈玉红,唐致远,卢星河,谭才渊. 化学进展. 2006(06)
[8]锂离子电池非水电解质锂盐的研究进展[J]. 薛照明,陈春华. 化学进展. 2005(03)
[9]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 王凤飞,王新庆,杨冰,李振华,王淼. 纳米技术与精密工程. 2004(03)
[10]锂离子电池有机电解液成膜添加剂研究进展[J]. 庄全超,武山. 化学通报. 2003(11)
博士论文
[1]锂离子电池电极/电解液界面膜的设计与性质研究[D]. 李斌.华南理工大学 2016
[2]锂离子电池宽温电解液的设计与性能研究[D]. 芦伟.国防科学技术大学 2015
硕士论文
[1]5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4制备及其掺杂改性研究[D]. 庞佩佩.天津大学 2010
本文编号：3068524
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