锂离子电池非水电解液的行为研究(I)

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1、中南大学博士学位论文锂离子电池非水电解液的行为研究姓名：胡伟跃申请学位级别：博士专业：冶金物理化学指导教师：李新海;王志兴20050101博士学位论文摘要可燃电解液，首次研究了碳酸酯混合溶剂和SEI膜形成添加剂对非可燃电解液的还原分解行为的影响。结果表明，当n>1．5，y<39时，含有4％VC一0．05mol·L1Li2C03添加剂的电解液可以完全抑制TMP的分解。对电解液的电化学性能测试发现，以61％(ECl5-DMCl0-EMCl．o)一39％TMP-4％VC-0．05mol·L’1Li2C03为混合溶剂的非可燃电解液的综合电化学性能

2、最好，制备的锂离子电池的首次放电比容量为142．0mAh·f1、0．1C循环50次的放电比容量为124．1mAll·g一。提出了TMP还原分解的可能电化学反应机理，认为TMP的分解产物为H3P04酸、CH4和CH3CH3。首次采用DSC方法系统研究了电解液与Lio5C002或LiC6电极的高温反应。结果表明，当有足量的电解液与Lio5C002反应时，随着温度的升高，Lio5C002的分解呈现明显的分步反应：Lio．5C002一LiC002+C0304+02一LiC002+COO+02，这些分解反应产生的02导致了电解液的燃烧。当与Li0．

3、5C002反应的电解液的量很少时，Li05c002分解的第二步反应则难以进行。另一方面，当有足量的电解液存在时，LiC6电极的高温反应主要是：SEI膜的碎裂反应(约154。C)和LiC6、电解液与粘结剂之间的反应(大于200。C)。此外，SEI膜形成添加剂VC和Li2C03降低了SEI膜的碎裂反应热。首次采用方形锂离子电池的高温实验方法，研究了电解液添加剂对电池热稳定性的影响。结果表明，VC、Li2C03和TMP添加剂提高了电池的热稳定性，但阻采用TMP基非可燃性电解液的电池的热稳定性最好。对电池爆炸机理的研究表明，采用可燃性电解液和非可

4、燃性电解液的电池发生爆炸的主要原因分别是电解液与Lio5C02和LiC6之间的高温反应。首次以Tafel极化方法研究了电解液添加剂GBL、VC、Li2C03、CB和TMP对碳电极嵌锂过程动力学的影响。结果表明，GBL、CB和TMP添加剂显著降低了碳电极的交换电流密度，而SEI膜形成添加剂VC和Li2C03却可以增大碳电极的交换电流密度。当向溶剂组成分别为61％(ECI5-DMCl0-EMClo)一39％TMP、EC-DMC-GBL(4：4：3)和EC—DMC-EMC(1：1：1)一3．5％CB的电解液中加入4％VC-0．05mol·L．1

5、Li2C03添加剂后，碳电极的交换电流密度均大于O．3mA·cm-2，这与碳电极在以EC-DMC-EMC(1：l：1)为溶剂的标准电解液中的交换电流密度(O．36mA·cm-2)接近。关键词：锂离子电池，电解液，添加剂，电化学性能，安全性，动力学II博士学位论文ABSTRACT11柠developmentofelectrolytesforlithium-ionba士tI丽船wasreviewed．Thenon．aqueouseleclxolyteswerepreparedwithdifferentadditivessuch8．8SEIfi

6、llformationadditive．overchargeadditiveandflameretardantadditive．11lebehaviorsofelectrolyte、^啪characterizedbyvariouselectrochemicalmethodsincombinationwithDifferentialScanningCalorimeter(DSC)，In盘ared(购Spectroscopy,High-temperatureExperiment,OverchargeExperiment,Non-flammab

7、ilityExpedme咄andSOon．Lithiatedmolecularsievewassuccessfullypreparedaccordingtocationexchangeapproachcombinedwithheattreatmentsusingmolecularsieve，alcoholandLiCl04asst删丑gmaterials．ApurificationteelliqueofjndusWialdimethylcarbonate(DMC)麟studiedbyusinglithiatadmolecularsieve

8、andP20s．耶碡DMCwith6ppmn20andwithoutorganicimpuritiesaccordingtotheanalysisofgaschromatographwasob