锂离子电池复合型安全电解液研究

发布时间：2017-11-05 04:12

  本文关键词：锂离子电池复合型安全电解液研究

  更多相关文章： 锂离子电池 复合型安全电解液 电化学性能 热稳定性 热分解动力学参数

【摘要】：锂离子电池因其性能优异,已经被运用到移动设备、电动汽车、储能设备等各个领域。但是锂离子电池的电解液高度易燃,在某些滥用的情况下,会引起火灾和爆炸,这已成为阻碍锂离子电池发展的一个重大障碍,尤其是对于大型锂离子电池组。电解液是影响锂离子电池安全的关键因素,因此研究开发安全电解液对于提高锂离子电池的安全性非常重要。本文研究分析了一种锂离子电池复合型安全电解液,以1.0 MLiPF6/EC+DEC(1:1 wt.%)作为基准电解液。对两种电解液的燃烧性能、电导率进行测试,结果表明复合型安全电解液的燃烧速率较基准电解液有所下降,其电导率较基准电解液提高了20.8%。运用C80微量量热仪对两种电解液的热稳定性进行测试,结果表明复合型安全电解液的反应热较基准电解液降低了45.6%,其主要的放热峰峰值温度从201.4℃推后到了244.2℃。将两种电解液与钛酸锂(LTO)负极组装成负极半电池：Li/基准电解液/LTO和Li/复合型安全电解液/LTO。循环性能测试结果表明,Li/复合型安全电解液/LTO半电池,在前35个循环中,有更高的比容量,两种电池循环效率相当；循环伏安测试测试结果表明,复合型安全电解液与钛酸锂负极材料相容性良好。热稳定性测试结果表明,钛酸锂与复合型安全电解液共存体系放热量显著降低,减少了35.4%。在热分解动力学参数分析中,钛酸锂和复合型安全电解液体系的活化能更大,体系更难发生化学反应而放热。将两种电解液与镍钴锰(NCM)组装成正极半电池：Li/基准电解液/NCM和Li/复合型安全电解液/NCM。循环性能测试结果表明,Li/复合型安全电解液/NCM半电池在前65次循环中,其循环比容量、循环效率都与Li/基准电解液/NCM半电池相当；循环伏安测试结果表明,复合型安全电解液与镍钴锰正极材料相容性良好。热稳定性测试结果表明,镍钴锰与复合型安全电解液体系放出的热量更少,放热峰的峰值热流从594.2 mW/g下降到352.7 mW/g,较镍钴锰与基准电解液体系下降了40.6%,并且其活化能更大,体系更难发生化学反应而放热。将两种电解液与磷酸铁锂(LFP)组装成正极半电池：Li/基准电解液/LFP和Li/复合型安全电解液/LFP。循环性能测试结果表明,在0.1 C倍率下,前100次循环中,Li/复合型安全电解液/LFP半电池的平均循环比容量高出8%,在0.5C倍率下,二者的循环比容量相当；循环伏安测试结果表明,复合型安全电解液与磷酸铁锂正极材料相容性良好。热稳定性测试结果表明,磷酸铁锂与复合型安全电解液体系放出的热量更少,下降了39.5%,并且其热力学参数活化能E更大,体系更难发生化学反应而放热。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646;TM912

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