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锂离子电池由于具有比能量高、工作电压高、循环寿命长等优点,已被广泛应用于移动电子设备。然而,锂离子电池更大规模的应用还有赖于其能量密度的进一步提高。提高锂离子电池能量密度的方法有很多,其中一种便是提高其工作电压。然而,传统的电解液在高压材料上不稳定,易发生氧化分解,影响电池电化学性能及其安全性。因此,提高电解液与高压正极材料的适配性是锂离子电池发展的迫切需求。本文的目的是研究正极成膜功能添加剂对高压正极材料电化学性能的影响及其作用机理,便于高压正极材料的应用。 在第三章中,提出一种新的功能分子——二甲氧基苯基膦(DMPP)作为高压材料正极成膜添加剂。该添加剂对LiNi0.5Mn1.5O4的首次充放电效率,在高温下的循环稳定性和循环寿命有显著的改善作用。在50℃、1C条件下进行充放电循环100圈,LiNi0.5Mn1.5O4在标准电解液(1.0 M LiPF6-EC/DMC(1/2, v/v))中容量保持率仅为42%,而在添加了0.5% DMPP的电解液中保持率提高到91%。对DMPP在电极表面的分解机理和产物用理论计算、伏安分析、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和红外光谱进行探讨,研究结果表明,DMPP在首次充电过程中能够先于电解液氧化分解,在正极表面形成一个钝化层,有效抑制了电解液的分解,保护正极材料结构免于破坏,从而提高LiNi0.5Mn1.5O4的循环稳定性及寿命。 在第四章中,研究了三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSPi)对高压正极材料电化学性能的影响及其作用机理。通过添加0.5%的TMSPi于标准电解液(1.0MLiPF6-EC/DMC(1/2,v/v))中,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O24.5 V下的循环稳定性和倍率性能显著提高。0.5 C(1 C=160 mAg-1)倍率下循环100圈后,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的容量保持率从75.2%提高到91.2%。5C下容量由122.4 mAh g-1提高到了134.4mAh g-1。电化学测试和表面分析表征表明,这是由于TMSPi先于电解液在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的表面形成正极SEI膜,抑制了电解液的分解和过渡金属的溶出,从而提高了其循环性能。 在第五章中,研究了二甲氧基二苯基硅烷(DDS)对高电压正极材料的电化学性能的影响。在25℃下0.5 C循环100圈,添加了1% DDS的Li/LiNi0.5Mn1.5O4电池的容量保持率由93.2%提高到了97%。电化学测试和表面分析表征表明,DDS能够在正极表面电化学氧化分解,参与正极表面膜的形成,抑制了电解液的持续分解,从而提高了Li/LiNi0.5Mn1.5O4电池的电化学性能。