鋰離子二次電池中有機電解液添加劑的合成與表征.pdf

1、鋰離子電池作為高能綠色環(huán)保電池，具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電小、環(huán)境友好等突出優(yōu)點，但在續(xù)航能力、工作溫度、安全性能等方面仍有待進一步改善。添加劑具有用量少、見效快的顯著特點，在電解液中添加少量功能性添加劑被認為是改善鋰離子電池性能的最為經(jīng)濟有效的方法。因此，新型添加劑的研究與開發(fā)已成為鋰離子電池中的一個重要研究方向。
　　本論文設(shè)計并成功合成了三種碳酸甘油酯衍生物:雙（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）丁二酸酯、雙（2，3

2、-環(huán)碳酸甘油酯）對苯二甲酸酯和三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯。之后通過核磁、紅外兩種測試方法對化合物的結(jié)構(gòu)進行表征，采用熱重-紅外聯(lián)用(TG-FTIR)技術(shù)研究了化合物的熱穩(wěn)定性及熱裂解過程，并結(jié)合化合物鍵離解能(BDE)的理論計算數(shù)據(jù)加以驗證。最后將化合物作為添加劑加入到1M LiPF6/EC+DMC(v/v,1∶1)電解液中，經(jīng)過各種電化學(xué)測試研究添加劑對電池電化學(xué)性能的影響。
　　TG-FTIR測試結(jié)果顯示，雙（2，

3、3-環(huán)碳酸甘油酯）丁二酸酯、雙（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）對苯二甲酸酯和三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯的初始熱裂解溫度分別為262℃、284℃、251℃，可見三種化合物的熱穩(wěn)定性良好，均可滿足鋰離子電池的實際使用要求。在熱裂解過程中，分子中五元環(huán)上的C-C、C-O鍵優(yōu)先斷裂，鄰近五元環(huán)的C-O鍵后續(xù)斷裂，對于三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯，還會發(fā)生與苯環(huán)相連的C-C鍵的斷裂，化合物的BDE數(shù)據(jù)也證實了上述熱裂解過程。

4、　　根據(jù)化合物在基礎(chǔ)電解液中的溶解度，確定化合物加入量分別為0.5、0.7和1.0wt.％。電化學(xué)測試結(jié)果表明，當(dāng)雙（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）丁二酸酯的加入量為0.7wt.％時，電池的循環(huán)性能、倍率性能得到明顯改善，且電池循環(huán)20周后的阻抗值較小，形成的SEI膜厚度適宜且更加致密，但未能改善電池的電化學(xué)穩(wěn)定窗口。當(dāng)三（2，3-環(huán)碳酸甘油酯）均苯三甲酸酯的加入量為0.7wt.％時可稍微改善電池的倍率性能，但在其他方面效果不佳。除此之外的其他