收藏本站
《中南大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锂离子电池非水电解液的行为研究

胡伟跃  
【摘要】:本文在详细评述了锂离子电池电解液研究进展的基础上,以电解液的行为为研究对象,围绕电解液添加剂对电池的比容量、循环性能和安全性等主要性能指标的影响,分别采用SEI膜形成添加剂、过充电保护剂和阻燃添加剂,制备了锂离子电池非水电解液,运用DSC、FTIR、非可燃性实验、高温实验、过充电实验以及电化学性能测试等方法对电解液的电化学性能、安全性以及相关机理进行了系统研究。 以LiClO_4、乙醇和分子筛为原料,采用离子交换法,结合热处理工艺制备了锂化分子筛。研究了以锂化分子筛和P_2O_5提纯工业级碳酸二甲酯(DMC)的技术路线。制备的DMC的水浓度为6ppm,气相色谱法分析无杂质峰存在。 采用DSC、FTIR和循环伏安方法研究了锂离子电池非水电解液的杂质水的行为。结果表明,随着电解液的水浓度的增大,电解液的热稳定性逐渐降低,而电解液的HF酸浓度与SEI膜中Li_2CO_3和ROCO_2Li的含量却逐渐增大。 首次研究了Li_2CO_3作为锂离子电池电解液固体添加剂的行为。结果表明,Li_2CO_3改善了GBL基电解液的循环性能,制备的电解液1mol·L~(-1) LiPF_6 EC-DMC-GBL(4:4:3,质量比)-4%VC(质量分数)-0.05mol·L~(-1)Li_2CO_3具有较好的高低温性能和循环稳定性能。使用该电解液制备的Li/Carbon电池的首次放电比容量为341.8mAh·g~(-1),0.2C循环50次的容量比为98.5%,制备的软包装锂离子电池首次放电比容量为144.6mAh·g~(-1),1 C循环200次的容量比为91.2%。 以FTIR方法研究了VC和Li2C03添加剂对SEI膜组成的影响,提出了VC-Li2C03添加剂抑制GBL在碳电极还原分解的机理:首先,Li2C03与电解液的HF反应生成LiF和C02:其次,Li2C03与LiF在电池首次充电时沉积在碳电极;然后,含C--C键的VC发生电化学聚合反应,生成的聚合物在碳电极沉积,从而使得碳电极在GBL尚未分解时就已形成了一层结构较完整的SEI膜。采用交流阻抗法对电解液/碳电极界面过程进行了研究,得到了碳电极交流阻抗谱的等效电路。 首次系统研究了环己基苯(CB)、联苯(BP)、联苯抱氧(DPO)和氢化联苯抱氧(H-DPO)聚合添加剂对锂离子电池的过充电保护行为。结果表明,4种添加剂均改善了锂离子电池被过充时的安全性,但从添加剂的综合电化学性能看,CB是一种更好的添加剂。与采用标准电解液1mol·L~(-1) LiPF_6 EC-DMC-EMC(1:1:1)的电池比较,当向标准电解液加入CB添加剂后,制备的电池以3 C过充至10 V的时间更短、电池的表面温度更低(低约12℃),原因是CB在4.7~4.85V(vs Li/Li~+)发生了电化学聚合反应,生成的聚合物增大了电池的内阻和极化,降低了Li_xCoO_2的脱嵌程度。 当以3.5%CB为标准电解液的添加剂时,制备的方形锂离子电池以1 C循环150次的容量比为88.0%、3.6 V容量比例为60.3%。当以3.5%CB-4%VC-0.05 mol·L~(-1)Li_2CO_3为添加剂时,制备的方形锂离子电池的首次放电比容量为145.5 mAh·g~(-1)、3.6 V容量比例为88.2%,1 C循环100次的容量比为94%、3.6 V容量比例为72.2%。 制备了以(1-y%)(EC_n-DMC_(1.0)-EMC_(1.0))-y%TMP为混合溶剂,以LiPF_6为溶质的非
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM912

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;低成本透明锂离子电池研发成功[J];光机电信息;2011年08期
2 ;日本开发“超离子”固态锂电池 具有抗高温能力[J];电子产品可靠性与环境试验;2011年04期
3 李洁;王贵欣;闫康平;;锂离子混合超级电容器研究进展[J];电子元件与材料;2011年08期
4 陈志雄;吴耀根;;我国锂离子电池隔膜的发展介绍与市场需求探讨[J];塑料制造;2011年07期
5 朱基亮;杜翀;何亮明;刘静;蒲云体;李绪海;朱建国;徐明;;锂离子电池的热稳定性和大电流充放电稳定性研究[J];四川大学学报(工程科学版);2011年04期
6 魏宇锋;张继东;费旭东;吴晓红;陈相;;锂离子电池产业政策研究及检测标准分析[J];电池工业;2011年03期
7 陈亚;王佳伟;陈白珍;范瑞娟;;尖晶石锰酸锂纳米粒子的制备及其电化学性能研究[J];广州化工;2011年12期
8 朱靖;刘永光;王岭;赵艳琴;董婵;;浓度梯度型LiNi_(1-2x)Co_xMn_xO_2材料的制备及性能研究[J];无机盐工业;2011年07期
9 东栋;于维平;;锂离子电池微孔Sn-Co-C负极的制备及其性能[J];材料热处理学报;2011年08期
10 李琪;乔庆东;;复合凝胶聚合物电解质的制备及电化学性能[J];石油化工高等学校学报;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周邵云;刘建生;;DMMP用作锂离子电池电解液阻燃剂的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
2 姚晓林;陈春华;;提高锂离子电池安全性的电解液添加剂探索[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
3 邓超;张森;;电解液凝胶化对锂离子电池的影响[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
4 陈颖超;谢凯;李德湛;;锂离子电池电解液组分的分子设计研究[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2009学术交流会论文集[C];2009年
5 郑洪河;秦建华;石磊;小久见善八;;锂离子电池新型电解液添加剂研究与开发[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 胡传跃;李新海;王志兴;;锂离子电池中电解液的热行为分析[A];2004年全国冶金物理化学学术会议专辑[C];2004年
7 庞静;卢世刚;;锂离子电池高温反应及其影响因素[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
8 余碧涛;程丽;仇卫华;李福燊;;亚硫酸乙烯酯添加剂改善锂离子电池循环性能的研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 付庆茂;文钟晟;赖春艳;解晶莹;陈猛;;锂离子电池低温性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
10 高杰;戴金应;吴宇平;吴浩青;;聚丙烯腈裂解碳包覆石墨及其在PC中的电化学行为研究[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 深圳新宙邦科技股份有限公司锂电事业部副总经理 毛玉华;电解液在锂电池发展中扮演重要角色[N];中国电子报;2009年
2 刘霞;美研发出低成本透明锂离子电池[N];科技日报;2011年
3 本报记者 武验 通讯员 朱占科;锂离子电池驱动绿色未来[N];中国化工报;2011年
4 本报记者 杜悦英;三元材料动力锂离子电池产业化项目即将投建[N];中国经济时报;2011年
5 记者 申明;我国锂离子电池产量占全球的30%以上[N];科技日报;2011年
6 本报记者 何屹;充电仅需一分钟[N];科技日报;2011年
7 本报记者 陈栋栋;锂电产业需求增长 多地争相布局[N];中国工业报;2011年
8 ;比锂离子电池更好的电池[N];计算机世界;2003年
9 立冬;锂离子电池将成未来之星[N];中国有色金属报;2009年
10 岳振廷;金龙集团锂离子电池项目奠基[N];中国有色金属报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡伟跃;锂离子电池非水电解液的行为研究[D];中南大学;2005年
2 魏英进;锂离子电池锰基正极材料的合成与表征[D];吉林大学;2004年
3 罗文斌;Al、Mg和Mn-Mg掺杂对LiCoO_2和LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2结构、电化学和热稳定性能的影响[D];中南大学;2010年
4 李辉;锂离子电池负极材料的水热法制备及其电化学性能[D];浙江大学;2009年
5 崔艳华;全固态薄膜锂离子电池新型电极材料的研究[D];中国工程物理研究院;2010年
6 汤宏伟;锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(M=Co,Al,Mn)的研究[D];湖南大学;2003年
7 胡仁宗;锂离子电池Sn基薄膜负极的多相多尺度结构与循环性能[D];华南理工大学;2011年
8 周晓荣;电子自旋共振和质谱在化学电源研究中的应用[D];武汉大学;2004年
9 付丽君;复合材料在锂离子电池和储氢体系的应用[D];复旦大学;2010年
10 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李利民;含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
2 陈辉;锂离子电池电解液成膜添加剂的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 杨承昭;锂离子电池氧化锡/碳复合负极材料的制备性能研究[D];广东工业大学;2011年
4 张丽娜;锂离子电池成膜添加剂的选择和优化[D];河南师范大学;2010年
5 万丽娟;石墨烯的制备及其改性锂离子电池电极材料的研究[D];西北大学;2011年
6 白玉敏;锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的制备及表面包覆的研究[D];昆明理工大学;2006年
7 于继甫;锂离子电池石墨负极材料改性研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
8 李雯;电解质六氟磷酸锂分析方法的研究及应用[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所);2004年
9 袁立军;含玫棕酸和硼类锂离子电池电解质的合成及性质研究[D];安徽大学;2007年
10 刘琳;锂离子电池聚合物凝胶电解质的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026