【摘 要】
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随着传统化石能源的枯竭以及新能源技术的大规模发展,锂离子电池在社会应用中扮演了越来越重要的角色,这也要求锂离子电池应具有更高的能量密度、更好的循环稳定性以及更安全的使用性。为了适应锂离子电池高能量密度这一特性,镍钴锰三元正极材料孕育而生,但同时材料的稳定性也大大降低,能量密度愈高,这种趋势越加明显,因此,提高材料的循环稳定性尤为重要。电解液与材料在循环过程中的严重副反应是导致其循环稳定性较差的一个
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随着传统化石能源的枯竭以及新能源技术的大规模发展,锂离子电池在社会应用中扮演了越来越重要的角色,这也要求锂离子电池应具有更高的能量密度、更好的循环稳定性以及更安全的使用性。为了适应锂离子电池高能量密度这一特性,镍钴锰三元正极材料孕育而生,但同时材料的稳定性也大大降低,能量密度愈高,这种趋势越加明显,因此,提高材料的循环稳定性尤为重要。电解液与材料在循环过程中的严重副反应是导致其循环稳定性较差的一个主要原因。针对这一问题,本文从提高电解液与材料间的界面稳定性出发,通过电解液添加剂来提高三元正极材料的界面稳定性,达到提高锂离子电池循环稳定性的目的。本文共采用了 4种添加剂进行研究。(1)采用乙烯基三甲基硅烷作为电解液添加剂,富锂锰基材料作为电池正极,研究了乙烯基三甲基硅烷添加剂对富锂锰基正极材料在高运行电压(2-4.8V)下的电化学性能的影响,并运用XRD、XPS、SEM、TEM等表征手段通过材料在循环前后结构以及形貌的变化分析了乙烯基三甲基硅烷添加剂对电池的影响机理。含有乙烯基三甲基硅烷添加剂的电池在1C下循环260次后,放电比容量为146.0 mAh/g,相较于未添加添加剂电池的105.9mAh/g,容量保持率从58.6%提高到80.3%,电荷转移电阻的增长也大大被抑制,材料的结构保留更为完整。(2)采用苯基炔基三甲基硅烷(PETMS)作为电解液添加剂,NCM811作为电池正极,研究了苯基炔基三甲基硅烷添加剂对NCM811正极材料在高温(55℃)下的电化学性能的影响,并运用XRD、XPS、SEM、TEM等表征手段通过材料在循环前后结构以及形貌的变化分析了乙烯基三甲基硅烷添加剂对电池的影响机理。在2C下,相较于未添加添加剂的电池,容量保持率大大提升,材料的高温稳定性大大提高。未添加添加剂的电池在200次循环后容量仅为60.2 mAh/g,而在添加了 0.5%PETMS后容量大大提升,为108.7mAh/g,容量保持率由39.3%提升到了 70.1%,电荷转移电阻增长速度也远小于未添加添加剂的电池。(3)采用食品抗氧剂茶多酚(TP)以及没食子酸丙酯(PG)作为电解液添加剂,简单探索并分析了食品抗氧剂茶多酚(TP)以及没食子酸丙酯(PG)对锂离子电池电化学性能的影响。
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