成膜添加剂对锂离子电池石墨负极电化学性能的影响

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w7324535
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着能源与环境问题的日益突出以及现代科技的快速发展,对锂离子电池的性能提出了更高的要求。电极/电解液界面性质(SEI膜)决定了锂离子电池的安全性能、自放电、低温性能、库仑效率、循环性能和不可逆容量,对整个锂离子电池的性能都有重要影响。选择合适的电解液成膜添加剂,促进电极表面形成有利于电池性能提高的SEI膜是改善锂离子电池最简单、经济的手段之一。本文引入了氟化锂,氯化锂和维生素 E为锂离子电池电解液成膜添加剂对石墨电极性能的影响,创新性地提出将三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)用作锂离子电池电解液石墨负极成膜添加剂,显著提高了石墨电极的耐高温性能。本研究主要内容包括:  ⑴在1mol/LLiPF6/EC:DEC:DMC(EC基)的电解液中添加饱和的LiF,运用循环伏安法、充放电和电化学阻抗谱研究了LiF对电池性能的影响。通过扫描电镜分析了添加LiF前后SEI膜形貌及组成的变化,结果表明两种电解液中形成的SEI膜具有不同的形貌,组成也发生了一定改变;CV结果显示LiF的加入可以有效抑制电解液溶剂EC的还原分解,从而改善石墨电极的电化学性能;EIS结果表明,加入LiF使得与SEI相关的阻抗和电荷传递阻抗降低,有利于电池性能的提高。  ⑵在EC基电解液中添加饱和的LiCl后,石墨电极的电化学性能变差。CV和充放电测试显示:添加饱和的LiCl后石墨电池的循环性能降低,64次循环后Li/石墨电池的比容量在首次放电的基础上降低34.9%,而无添加LiCl的电池比容量衰减仅为3.40ml/L。扫描电镜结果表明,添加LiCl的电池经过循环后其石墨电极表面形成了性能较差 SEI膜,不能够减缓锂离子嵌入/脱出引起的体积膨胀,进而使SEI表面发生了破裂;EIS及其模拟结果显示,饱和的LiCl的加入增加了首次放电过程的SEI膜形成的电阻。因此LiPF6生产工艺中一定要严格控制Cl+的量,从而改善锂离子电池的电化学循环性。  ⑶运用CV和恒流充放电测试并结合SEM和阻抗谱等测试技术,讨论了VE作为成膜添加剂在EC基电解液中的成膜机制以及添加不同量的上述添加剂对石墨电极电化学性能的影响。添加量为50 ml/L时,电解液中的EC的双电子还原生成ROCO2Li的过程被抑制,此时石墨电极的充放电容量较高且循环性能较好。通过SEM测试可以发现,电解液中添加50ml/L的VE能够有效促进石墨负极表面SEI膜的形成,并促进锂离子透过SEI膜的通道形成。EIS的结果表明,VE的添加能够降低石墨电极的接触阻抗和SEI膜的阻抗。  ⑷针对传统液体电解液中LiPF6在高温环境易分解进而导致锂离子电池高温循环性能特别差的特点,我们研究证实了TMSP作为电解液成膜添加剂可以显著提高高温循环稳定性,并通过CV、SEM、恒流充放电和阻抗谱测试技术研究其作用机理。结果表明,60℃时未使用 TMSP添加剂的电池经过160次充放电循环后,容量衰减达到42.6%,而使用添加有50ml/LTMSP的锂离子电池经过相同循环后容量衰减不到5%,大大提高了锂离子电池高温循环稳定性;60℃时电解液中加入50ml/L的TMSP使得石墨电极表面形成网状形态,这种结构使锂离子在石墨层间的嵌入/脱出更加容易。运用SEI技术研究添加TMSP的电解液中的成膜机制,发现在电解液中添加50 ml/LTMSP后生成的SEI膜更加稳定,能有效抑制电解液组分的过度分解,进而提高石墨电极的循环性和可逆性。
其他文献
在现代建筑行业的发展过程中,工程造价动态管理控制受到了更多的关注,在建筑施工中必然会产生各种费用,所以在确保工程质量的基础上,应该对工程施工的各个阶段进行优化管理,
文章从“爱情”与“爱国”两个角度赏析肖邦争议作品OP.64-2中蕴含的情感以及巧妙的构思.在“爱情”方面,更多探讨了作品整体设计.在“爱国”方面,有涉及民族层面的问题.通过
导电高分子复合材料在电磁屏蔽、抗静电、导电黏合剂、微电子电路器件及防腐蚀等方面具有广泛应用。磺化聚苯乙炔(SPPA)为聚苯乙炔(PPA)经硫酸改性的具有金属光泽的共轭高聚物。
磷是评价水体质量的重要指标,也是导致水体发生富营养化的关键因素之一。开展废水中磷的吸附以及污染底泥中磷的修复研究具有重要意义。   本文选取建筑废弃物砖块和混凝土
公元前138年,张骞出使西域.张骞凿空西域的壮举被视为是丝绸之路开通的标志,而这条丝绸之路不仅仅是经济与文化之路,更是一条信仰之路.佛教文化来到西域之后,为了益于接受,将
声乐是一门特殊的艺术,它以人嗓为乐器,配合人体的特殊肌能完成.而口腔作为人嗓发声的必经之路,它的收缩变化直接影响到声音的质量,所以研究歌唱中的口型是非常有必要的.
地下水是人类生活重要的水源,然而随着社会经济的快速发展,人类活动的影响,都导致地下水污染越来越严重。其中三氯乙烯(Trichloroethylene,TCE)作为有机溶剂在工业中被广泛应用,因其泄漏导致的地下水污染情况也非常严重。可渗透反应墙技术(Permeable Reactive Barrier,PRB),因其处理效率高和成本低廉等优点,已经被广泛应用于修复受污染的地下水。其中,以零价铁(Fe
由于其广谱的抗菌活性,纳米银被添加到许多商品中,在日常生活和医药卫生中广泛应用。纳米银的生物安全性和潜在毒性效应开始引起人们的关注。虽然纳米银的生物毒性效应已有报道
现在,对于波音737MAX坠机事件调查的关注点,已集中在“FAA是如何给予飞机合格认证的?”rn一般而言,该认证程序是由FAA授权给合格人员和组织,并在其监督下行使职责(英文缩写OD
期刊
本文采用臭氧氧化法处理中低浓度氨氮废水,研究了臭氧流量、溶液初始 pH值、氧化时间、HCO3-、Br-等影响因素对臭氧去除氨氮的影响,得出各条件下的处理效果。对臭氧去除氨氮的