功能型添加剂对高能量密度三元锂电池性能影响的研究
发布时间：2021-06-29 22:02
目前,锂离子电池多使用碳酸酯基的有机电解液,这类传统的碳酸酯基电解液无法在高压下安全使用,因为高电压下电解液会发生氧化分解,并伴随有气体的产生,对锂离子电池的循环性能及使用寿命有较大的影响,因此,极大地限制了动力电池的发展。基于此现状,为了改善锂离子电池在高工作电压时的性能,本文从功能型添加剂的角度,研究了三种添加剂对高能量密度三元锂电池性能的影响。主要研究结果如下:（1）双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）作为电解液添加剂,可以拓宽LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨电池工作温度范围并且改善LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料在高工作电压时的电化学性能。线性扫描伏安法（LSV）结果表明LiFSI可以拓宽电解液的电化学窗口。通过充放电循环试验发现加入5wt%LiFSI使常温高压循环120次容量保持率达到85.15%,高温高压循环100次容量保持率达到80.0%,容量保持率都远高于标准电解液组。通过电化学阻抗谱（EIS）发现加入LiFSI使阻抗降低。结合扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析,证实了 LiFS...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１空白电解质（黑色）和含ＬｉＦＳＩ的电解质（红色）的线性扫描仗安法结果??Ｆｉｇ．３－１?Ｌｉｎｅａｒ?ｓｗｅｅｐ?ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｂｌａｎｋ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?（ｂｌａｃｋ）ａｎｄ?ＬｉＦＳＩ－ｃｏｎｔａｉｎｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?（ｒｅｄ）??
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本文编号：3257244
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１空白电解质（黑色）和含ＬｉＦＳＩ的电解质（红色）的线性扫描仗安法结果??Ｆｉｇ．３－１?Ｌｉｎｅａｒ?ｓｗｅｅｐ?ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｂｌａｎｋ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?（ｂｌａｃｋ）ａｎｄ?ＬｉＦＳＩ－ｃｏｎｔａｉｎｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?（ｒｅｄ）??
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???陕西科技大学硕士学位论文??????光滑的片层状结构ＬｉＮｉＧ．５ＣｏＧ．２Ｍｎ（）．３０２。在没有ＬｉＦＳＩ的电极表面如图３－６ｂ）可以清晰观??察到不均匀分布着大量尺寸不一的团状颗粒，这些物质我们认为是高压下常规电解液在??电极上连续分解形成的不溶性产物造成沉积。并且ＮＣＭ?５２３颗粒上观察到裂纹，说明在??循环过程中，由于ＨＦ腐蚀和过渡金属溶解，颗粒结构在高压下受到破坏。而加入ＬｉＦＳＩ??的电极表面干净平滑形貌完整，没有明显的团状颗粒。结合上述电池性能的结果，当存??在ＬｉＦＳＩ时，在正极表面上可能形成良好的ＳＥＩ膜，并且该层可以帮助电池在高压下获??得更好的循环性能。??’删，??ａ）新鲜正极?ｂ）无ＬｉＦＳＩ循环后正极?ｃ）含ＬｉＦＳＩ循环后正极??Ｓｔ麵種??ｄ）新鲜负极?ｅ）无ＬｉＦＳＩ循环后负极?ｆ）含ＬｉＦＳＩ循环后负极??图３－６电池极片扫描电子显微镜ＳＥＭ图??Ｆｉｇ．３－６?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｂａｔｔｅｒｙ?ｐｏｌｅ?ｐｉｅｃｅ??图３－６ｄ），ｅ）和ｆ）是石墨电极在新鲜状态下和在１２０次循环之后在有无ＬｉＦＳＩ的全??电池中的表面形貌。与新鲜石墨电极相比，在无ＬｉＦＳＩ的电解质中石墨在高压下破裂严??重形成片状，这表明在循环过程中石墨表面没有形成良好的保护层；这一过程可能增加??了电极的阻抗值。然而，在加入ＬｉＦＳＩ的电解液中石墨表面如图３－６ｆ）被均匀的薄膜覆??盖，该膜可以减少石墨表面与电解液之间的直接接触，这有助于降低不可逆容量损失并??改善电池在高压操作下的循环稳定性。该结果表明向电解质中添加ＬｉＦＳＩ可以成功地改??善石墨表面上的ＳＥＩ膜。??
本文编号：3257244
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