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锂离子电池具有电压高，比能量大，循环寿命长和无记忆效应等优点，它在总体性能上优于其它传统二次电池。随着锂离子电池应用领域的扩大，推动了锂离子电池向高能量密度、高输出功率、长寿命、低价及安全方向的发展。本工作针对锂离子电池性能提高急需新型功能材料的迫切需求，开展了锂离子电池功能材料的设计和开发及在电池中的应用研究。首先对锂离子电池功能电解液进行研发，其次制备了两类离子液体聚合物安全型电解质，最后，初步探讨了LiNi0.49Mn1.49Y0.02O4高压正极材料的结构及其电化学性能。本文的主要研究内容如下:
1)系统研究了电解液有机溶剂组成和配比、以及添加剂种类和用量等对LiFePO4/MCMB电池电池常温、高温循环性能及低温放电性能的影响，并与商用电解液5378B和8022作对比。开发出了2种功能电解液体系，即1molL-1 LiPF6/EC∶DMC∶EMC(1∶1∶1, vol)+2wt％ PA2+2wt％ DA1和1mol L-1LiPF6/EC∶DMC∶EMC(1∶1∶1,vol)+2wt％ PA1+2wt％ DA1+0.7wt％LA1，其应用于LiFePO4/MCMB电池中，电池的综合性能（包括常温循环性能、高温循环性能及低温放电性能）均优于使用商用电解液5378B和8022电池的性能;同时，成本低，具有很高的性价比。上述2种电解液均已经通过企业验收。
2)制备了季铵阳离子离子液体聚合物电解质，将其应用于Li/LiFePO4电池，循环测试表明，在60℃、充放电倍率为0.1C的条件下，使用PDMNTFSI-DEMETFSI-LiTFSI-SiO2电解质的电池放电容量在150 mAh g-1左右，循环稳定性较好。另外，还制备了以硅丙聚合物基体为基质的离子液体聚合物电解质P(MMA-BA-KH571)-DEMETFSI-LiTFSI-SiO2，应用在Li/LiFePO4电池中，循环测试表明，充放电倍率为0.1C，温度为80℃和60℃，电池放电容量分别在155mAhg-1和125mAhg-1左右，循环稳定性较好。
3)应用柠檬酸辅助溶胶凝胶方法，合成了Y3+取代的尖晶石LiNi0.49Mn1.49Y0.02O4材料。通过XRD、循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗测试等，研究Y3+掺杂对材料结构和电化学性能的影响。结果表明，Y3+的掺杂能提高LiNi0.5Mn1.5O4材料的倍率和循环性能，在电压区间3.5-4.9 V，1C倍率下，其初始容量为114.9 mAhg-1，100次循环后放电比容量仍可达到113 mAhg-1，容量保持率98.3％;交流阻抗显示，掺杂Y3+能减小材料界面阻抗。