亚硫酸甘油酯衍生物用于电解液添加剂的研究
发布时间：2020-06-18 16:49
【摘要】：锂离子电池凭借其优异的性能逐渐占领了化学电源市场。如今,其应用也逐渐延伸至电动汽车和智能电网等领域。然而,商业化的锂离子电池在能量密度、安全性能以及成本方面依然不能满足人们对电池性能不断提高的要求,这促使人们去开发性能更为优异的锂离子电池,而电解液添加剂正是改善锂离子电池性能最经济有效的方法之一。环状亚硫酸酯化合物是一类重要的锂离子电池电解液添加剂。本文通过文献调研,结合本课题组的已有工作,将环状亚硫酸甘油酯酯和碳酸甘油酯有机地结合起来,设计了一系列的环状亚硫酸甘油酯衍生物:三(1,2-环亚硫酸甘油酯)均苯三甲酸酯(简称TMBT1)、四(1,2-环亚硫酸甘油酯)均苯四甲酸酯(简称TMBT2)、双(1,2-环亚硫酸甘油酯)碳酸酯(简称BMC)和双(1,2-环亚硫酸甘油酯)丁二酸酯(简称BMS)。首先合成了 1,2-环亚硫酸甘油酯,然后以其为中间体分别合成了上述四种化合物。论文中系统探索了中间体1,2-环亚硫酸甘油酯合成的最佳反应条件。通过核磁共振氢谱分析和红外分析对中间体和衍生物的结构进行了表征;通过热重-红外联用技术对四种衍生物的热稳定性进行了表征。之后我们将这四种化合物加入到1M LiPF6-EC/DMC(1:1,v/v)或 1 M LiPF6-EC/DMC/DEC(2:1:1,v/v/v)电解液中,组装锂离子电池,进行了恒流充放电、倍率充放电、循环伏安和交流阻抗等一系列电化学性能测试。并通过扫描电镜观察了循环前后极片的表面形貌。具体结论如下:核磁和红外分析结果显示制备出了高纯度的中间体和目标产物。中间体1,2-环亚硫酸甘油酯合成的最佳反应条件为反应物n(丙三醇:氯化亚砜)=1.2:1,反应时间为16 h,产率最高可达89.8%。热重-红外联用测试结果显示:TMBT1、TMBT2、BMC、BMS这四种化合物的初始热分解温度分别在259°C、247°C、226°C和220°C,化合物的热稳定性满足锂离子电池在实际工作中的要求。电化学性能测试结果显示:TMBT1添加量为0.5 wt.%和0.7 wt.%时对电池的循环稳定性有一定的提升,1.0 wt.%的TMBT1可以明显改善电池的倍率性能,增加电池在大电流充放电下的稳定性,且添加0.5 wt.%和1.0 wt.%TMBT1的电池在循环前后阻抗增加较未添加TMBT1的电池小;添加TMBT2未能改善电池的循环稳定性,但循环伏安测试结果显示TMBT2可以在电池的充放电过程中优先还原。扫描电镜结果表明TMBT2添加量为1.0 wt.%时可以在负极材料表面形成一层致密的SEI膜;0.7 wt.%BMC可以改善电池的倍率性能,但在其他方面效果不好;添加BMS并没有改善电池的电化学性能。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912
【图文】：
但仍用于许多应用中以存储可再生能源。相比之下，镍镉电池的循环使用寿命优于铅逡逑酸电池，但是他们的材料价格较高。目前，锂离子电池的广泛使用是因为它比其他可逡逑充电电池具有更高的能量密度［３］。图１－１展示了几种二次电池的能量密度［４］。逡逑ｆ逡逑３（１０邋－邋Ｉ逦／Ｌｎｏｎ逡逑ｉ邋ｊ逡逑！邋２００邋－逡逑．．．逦y义希蹋椋纾瑁簦澹蝈澹鳎澹椋纾瑁翦危掊义希彦危慑危慑危慑危慑危慑危卞义希板危担板危保埃板危保担板危玻埃板危玻担板义希牛睿澹颍纾澹洌悖睿螅椋簦ǎ祝瑁耄纾撸╁义贤迹保奔钢侄蔚绯氐哪芰棵芏龋郏矗卞义希疲椋纾澹保卞澹牛睿澹颍纾澹洌澹睿螅椋簦澹铮驽澹螅澹觯澹颍幔戾澹耄椋睿洌箦澹铮驽澹螅澹悖铮睿洌幔颍澹猓幔簦簦澹颍椋澹螅保В卞义嫌氲缍岛椭悄艿缤惺褂玫拇蠖嗍⒛艿绯厣璞福矗必龋耄妫椋簦斐兀ǎ蹋桑拢螅╁义显诖⒛芊矫姹硐殖龈玫拇娲⒛芰Γ蝗衔牵龋椋б月钦庑┳吧觯浊蟮模宜６丛村义希卞义
本文编号：2719550
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912
【图文】：
但仍用于许多应用中以存储可再生能源。相比之下，镍镉电池的循环使用寿命优于铅逡逑酸电池，但是他们的材料价格较高。目前，锂离子电池的广泛使用是因为它比其他可逡逑充电电池具有更高的能量密度［３］。图１－１展示了几种二次电池的能量密度［４］。逡逑ｆ逡逑３（１０邋－邋Ｉ逦／Ｌｎｏｎ逡逑ｉ邋ｊ逡逑！邋２００邋－逡逑．．．逦y义希蹋椋纾瑁簦澹蝈澹鳎澹椋纾瑁翦危掊义希彦危慑危慑危慑危慑危慑危卞义希板危担板危保埃板危保担板危玻埃板危玻担板义希牛睿澹颍纾澹洌悖睿螅椋簦ǎ祝瑁耄纾撸╁义贤迹保奔钢侄蔚绯氐哪芰棵芏龋郏矗卞义希疲椋纾澹保卞澹牛睿澹颍纾澹洌澹睿螅椋簦澹铮驽澹螅澹觯澹颍幔戾澹耄椋睿洌箦澹铮驽澹螅澹悖铮睿洌幔颍澹猓幔簦簦澹颍椋澹螅保В卞义嫌氲缍岛椭悄艿缤惺褂玫拇蠖嗍⒛艿绯厣璞福矗必龋耄妫椋簦斐兀ǎ蹋桑拢螅╁义显诖⒛芊矫姹硐殖龈玫拇娲⒛芰Γ蝗衔牵龋椋б月钦庑┳吧觯浊蟮模宜６丛村义希卞义
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