锂离子电池是一种能够将化学能和电能相互转换的储能装置,但作为电动汽车动力电源仍面临能量密度和安全性低的技术挑战。电解液是决定电池能否取得良好电化学性能的关键要素之一,因此开发满足电池在不同工作条件下工作需求的电解液尤为迫切。本文以层状三元LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂/石墨电池为研究对象,围绕电池在高电压下电解液氧化分解、电池循环稳定性差、以及在高温环境下电池容量损失和安全性降低等关键性问题展开研究。重点从正极界面修饰、抑制正极过渡金属离子溶出、提高电解液的氧化稳定性、增加负极SEI膜热稳定性等方向,开发具有耐高电压或高温条件下工作的电解液添加剂,主要研究内容如下:首先,为获得能够满足LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料在4.5 V充电截止电压下正常工作的电解液,本文率先探讨了1,2-双（氰乙氧基）乙烷（EDPN）作为电解液添加剂对电池性能的影响。通过线性伏安扫描测试表明EDPN不仅能够提前发生氧化并参与正极界面膜的形成,还能显著提高电解液的氧化稳定性,进而在电解液中通过添加0.5%的EDPN提高了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/石墨电池高电压下的电化学性能。随后对EDPN在电池中的作用机理进行分析,阐明了EDPN参与形成的正极界面膜能够有效缓解正极阻抗的增加,抑制正极过渡金属离子的溶出,进而保护电解液在正负极界面的完整性。实验还尝试了EDPN对LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料高电压性能的影响。接着,为进一步开发适用性更广的满足LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元正极材料高电压需求的电解液添加剂,本文探讨了引入LiPF₆的分解中间产物,即二氟磷酸锂（LiDFP）作为电解液添加剂对电池性能的影响。在检测LiDFP在LiPF₆-EC:DEC（1:3,wt%）传统电解液中溶解度、体相电导率和对电化学窗口影响的基础上,阐明其对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/石墨、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂/石墨和LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂/Si-C软包电池电化学性能的影响。LiDFP在电池中的作用机理分析采用了三电极软包电池交流阻抗测试和界面膜微观表征等方法,结果表明LiDFP能够同时参与正负极界面膜的形成,抑制电解液在正负极界面的分解,缓解正负极和全电池阻抗的增加,显著提高电池高电压下的循环稳定性和倍率性能。然后,针对高镍(LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂)三元/石墨电池在高温条件下容量损失大和循环稳定性差的问题,探索性使用酸酐类物质（CAn、SA和GA）作为电解液添加剂,提出通过提高负极界面膜稳定性的方法来改善LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/石墨软包电池的高温性能,并与常见的负极成膜添加剂VC和VEC进行对比实验。结果表明使用含有酸酐组份电解液的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/石墨软包电池在高温过程中没有出现胀气的现象;同时,酸酐类物质能够有效缓解LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/石墨软包电池在高温过程中阻抗的增加,在60℃存储和45°C长循环测试中都能表现出优异的高温特性。用SEM、TEM和XPS等方法分析了添加剂对于提高电池高温性能的作用机理,阐明了在高温条件下由酸酐组份参与形成的负极SEI膜具有良好的热稳定性,能够通过隔离电解液与石墨电极界面的直接接触,缓解电解液在石墨电极表面的不可逆消耗,有效改善了电池的高温性能。最后,基于负极界面膜对电池高温性能的重要性,本文将含有三个不饱和取代基的磷酸三丙炔酯（TPP）作为一种新的电解液添加剂用以改善LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/石墨和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/石墨软包电池的高温性能。电化学测试方法检测TPP分子在石墨负极表面的成膜特性表明TPP能够优先EC分子参与负极SEI膜的形成。在传统电解液中添加1%TPP能够显著降低LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/石墨和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/石墨软包电池在60℃存储过程中的容量损失以及提高电池高温后的容量恢复速率;在45℃循环测试中,含有1%TPP组份的电池同样也能表现出优异的循环稳定性。微观表征进一步证实由TPP参与形成的富含磷元素的SEI膜具有良好的热稳定性,有效抑制锂盐在负极表面的分解,提高了电池的高温存储性能,为发展高镍三元/石墨软包电池在高温条件下正常工作提供了参考。