【摘 要】
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开发高能量密度和高功率密度锂离子电池是电化学储能领域的重要目标之一。相对于负极材料,正极材料的能量密度是制约锂离子电池能量密度的主要因素。在众多的锂离子电池正极材料中,富锂锰基正极材料(x Li2Mn O3·（1-x）Li TMO2,TM=Ni、Mn、Co等过渡金属)具有高的可逆比容量(250 m Ah·g-1),成为最具吸引力的锂离子电池正极材料之一。然而,该正极材料存在较大的初始容量损失、倍率
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开发高能量密度和高功率密度锂离子电池是电化学储能领域的重要目标之一。相对于负极材料,正极材料的能量密度是制约锂离子电池能量密度的主要因素。在众多的锂离子电池正极材料中,富锂锰基正极材料(x Li2Mn O3·（1-x）Li TMO2,TM=Ni、Mn、Co等过渡金属)具有高的可逆比容量(250 m Ah·g-1),成为最具吸引力的锂离子电池正极材料之一。然而,该正极材料存在较大的初始容量损失、倍率性能差、循环过程中电压平台快速衰减等问题,严重阻碍了其商品化应用。本学位论文从电极/电解液界面出发,通过研究不同的电解液以及功能性添加剂,探究电极/电解液界面的结构和组分对富锂锰基正极材料的电化学性能的影响,从而提升富锂锰基正极材料的循环稳定性。主要研究工作和结果如下:（1）对比不同电解液对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的电化学性能的影响,并探究其作用机制。研究结果表明采用含氟溶剂电解液（LB-372）能改变电极/电解液界面的成分,即增加Li F的含量,从而提升其稳定性。在100m A·g-1电流密度下,循环100周后,其放电比容量仍有216 m Ah·g-1,容量保持率提高至90%,明显高于传统电解液的80%。在更高的电流密度下,LB-372电解液中Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的可逆比容量均明显优于传统电解液。说明含氟溶剂可以调控电极/电解液的界面稳定性。（2）为了进一步提升富锂锰基正极材料的循环稳定性,分析发现电解液中的HF会不断腐蚀富锂锰基材料、电极/电解液界面以及集流体,导致电化学性能的持续下降。因此,选择三甲氧基（3,3,3-三氟丙基）硅烷（TMTFS）作为电解液添加剂,研究其对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。研究结果显示TMTFS可以有效清除电解液中的HF,并且减弱锂离子与溶剂之间的相互作用,加快锂离子在电解液中的传输。同时,进一步形成薄且富含Li F的正极-电解质界面相（CEI）,为富锂锰基材料提供更稳定的界面,隔绝电极和电解液的直接接触,减少副反应的发生。在该电解液中,100 m A·g-1的电流密度下Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2循环200周后,其可逆比容量仍有228 m Ah·g-1,容量保持率高达91%。并且在2.0-5.0 V的宽电压范围内仍然能保持稳定的循环。本学位论文的创新之处在于使用三甲氧基（3,3,3-三氟丙基）硅烷（TMTFS）作为富锂锰基正极材料的电解液添加剂,原位构筑了以Li F为主的薄且致密的CEI膜。同时,TMTFS能有效清除电解液中的HF并提高锂离子迁移数。本研究为新型电解液的开发提供新思路。
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