碳酸亚乙烯酯添加剂对锂离子电池性能的影响

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1、碳酸亚乙烯酯添加剂对锂离子电池性能的影响蒙旭亮，李敏翠，邢丽丹，许梦清，李伟善(华南师范大学化学与环境学院，广东广州510006)摘要：用循环伏安(CV)、恒电流充放电{GC)、扫描电镜(SEM)以及傅里叶红外光谱【FT—IR)方法研究了添加剂碳酸亚乙烯酯IVC)对锂离子电池负极界面膜性质及电池循环性能的影响。研究表明。在首次充电过程中VC参与了SEI膜的形成。形成的膜主要成分为U2co。以及VC的还原聚合物。充放电实验结果表明电解液中加入少量VC能显著提高电池的初始放电容量。电池的循环稳定性也有所提高。关键词：锂离子电池；碳酸亚

2、乙烯醋；固体电解质界面膜中图分类号：912．9文献标识码：A文章编号：1002-087X(2010)09—0892—03EffectofvinylenecarbonateadditiveonanodesurfaceandperformanceoflithiumionbatteryMENGXu—liang，LIMin—cui，XINGLi—dan，XUMeng—qing，LIWei—shan(SchoolofchemistryandEnvironment,SouthChinaNormalUniversity,GuangzhouGua

3、ngdong51ooo6,China)Abs妇d：Theeffectofvinylenecarbonate(VC)additiveontheanodesuflaceandtheperformanceofIithiumionbatterywerestudiedbycyclicvoltammetry(cv)，galvanosta~ccharge-discharge(GC)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，aswellasFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR)

4、．TheresultsindicatethatVCparticipatesintotheformalionofsolidelectrolyteinterface(SEI)fiImdunngthefirstcycle，andthemaincomponentsofthesurfaceareconsistedof03andpo~-vcproductsderivingfromthereductionofVC。111echarge-dischargeexperimentshowsthattheVCcanincreasethespe蜥ccap

5、acityandcyclicstabilityofthebattery。Keywords：lithiumionbatery；vinylenecarbonate；solidelectrolyteinterface(SEI)矗Im锂离子电池由于具有自放电率低、循环性能好、无记忆效碳负极的性能。这类物质被称为成膜添加剂『81。深入研究SEI膜应、无污染等优良特性成为近2O年来国际电化学与能源研究的形成机理及其物理化学性质，对选择适当的成膜添加剂以形热点之一。商业化的锂离子电池正极一般采用插锂化合物，如成性能优良、结构稳定的SEI膜具有十

6、分重要的指导意义。钴酸锂LiCoO、镍酸锂LiNiO、锰酸锂LiMn20等，负极采用碳酸亚乙烯酯(VC)是目前商品化锂离子电池电解液中石墨或无定形碳材料，电解质为溶解了锂盐(如高氯酸锂Li．广泛应用的一种成膜添加剂，但其作用机理仍然存在一定的clO4、六氟磷酸锂LiPF6、四氟硼酸锂LiBF4、双草酸硼酸锂Li—争议。Wang等人用DFT计算方法研究VC、EC还原分解过BOB等)的有机溶剂Ⅱ-31。常用的有机溶剂主要是高介电常数程，他们根据计算结果提出：VC是引发EC还原反应的催化的环状碳酸酯溶剂(碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC)

7、与低粘剂，其本身并不消耗01。Tasakit】在Wang等人的研究工作基度的链状碳酸酯(二甲基碳酸酯DMC、二乙基碳酸酯DEC、础上，采用B3LYP／6．31l+G(2d，P)方法，计算气态和液态下电甲乙基碳酸酯EMC)混合使用[41。在锂离子电池的性能和稳解液的分解行为。计算发现，溶剂分子和成膜功能分子VC得定性方面，电解液一直居于中心位置，它对电池的比容量，工到第一个电子还原的能力大致顺序为作温度范围，循环效率及安全性能等至关重要。在电池首次充EC>PC>VC>DMC>EMC>DEC，得到第二个电子还原的能力电过程中，电解液在

8、碳负极表面发生还原、分解反应，并生成强弱依次为VC>EC>PC。由此可见，VC是最容易发生双电子一层覆盖于电极表面的钝化膜，称为固体电解质界面(SEI)还原反应，这有可能是VC作为添加剂促使形成SEI膜的原膜[5-71。SEI膜的性质在很大程度上决