【摘 要】
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在新能源逐渐取代传统能源的时代,锂离子电池作为一种新能源发展起来,被广泛应用于我们的生活中,是我们日常生活中不可缺少的一部分。但是锂电池在低温下的使用,出现了一系列的问题,比如,其容量衰减严重、使用寿命缩短等。解决锂电池的低温性能,使其在较为恶劣环境下仍能正常使用,是当前研究的重点。电解液被称之为电池的血液,在锂电池的电化学性能中起着至关重要的作用,由于电解液的粘度在低温下不断增加并且电导率降低,
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在新能源逐渐取代传统能源的时代,锂离子电池作为一种新能源发展起来,被广泛应用于我们的生活中,是我们日常生活中不可缺少的一部分。但是锂电池在低温下的使用,出现了一系列的问题,比如,其容量衰减严重、使用寿命缩短等。解决锂电池的低温性能,使其在较为恶劣环境下仍能正常使用,是当前研究的重点。电解液被称之为电池的血液,在锂电池的电化学性能中起着至关重要的作用,由于电解液的粘度在低温下不断增加并且电导率降低,这些都是锂电池低温性能差的重要原因,研究低温性能良好的电解液是一个亟需解决的问题。本论文主要以三个部分进行展开:一、以三聚甲醛和仲丁醇或环己醇反应,合成聚甲氧基二烷基醚,并优化合成条件;二、选择低温性能较好的聚甲氧基二仲丁基醚进行电解液的复配,并对复配的电解液进行低温性能以及电化学性能的测试,筛选出最优的电解液配比;三、以最优电解液配比组装锂离子电池,研究其电化学性能。实验结果发现:与传统的电解液相比,DMB（n=1）(聚甲氧基二仲丁基醚（n=1）)的加入,改善了锂电池的低温循环性能和倍率性能,主要由于电解液在低温下仍具有较高的电导率和较低的粘度。优化三聚甲醛和仲丁醇或环己醇的反应条件,确定了其最佳的反应条件,使目标产物的产率得到了显著提高,其中聚甲氧基二仲丁基醚（n=1）产率为41.23%,聚甲氧基二环己基醚（n=1）的产率为38.69%。在对两种有机溶剂进行了预处理和粘温曲线的测试中,确定了低聚合度的聚甲氧基二烷基醚在低温下的粘度远低于常用的碳酸酯类,但是其中聚甲氧基二仲丁基醚(DMB（n=1）)的低温性要优于聚甲氧基二环己基醚,所以初步筛选出仲丁基封端的醚类。以聚甲氧基二仲丁基醚为原料进行电解液的复配,并测试该了有机溶剂的低温性能,分别配制了EC（碳酸乙烯酯）/DEC（碳酸二乙酯）/DMB（n=1）=1:1:1,1:1:0.8,1:1:0.6三种不同比例的电解液,测试其粘温性能和电导率,在0℃左右时,EC/DEC/DMB（n=1）=1:1:0.6的粘度仅为0.00227 pa.s,远低于传统的锂电池电解液,而且在DMB（n=1）的加入过程中,电解液的导电性随着温度降低逐渐增加,而常规电解液随着温度降低电导率降低。传统电解液的电导率为10.43 ms·cm-1,而EC/DEC/DMB（n=1）=1:1:0.6的电解液的电导率为11.28 us·cm-1,所以EC/DEC/DMB（n=1）体系的电解液适合在低温下使用。组装锂离子电池并进行电化学分析,研究发现,EC/DEC/DMB（n=1）体系的电解液在低温下的可逆比容量略高于传统电解液,其在低温下的0.2 C的电流密度,循环50次后,容量保持率为94.7%,高于传统的电解液。DMB（n=1）的加入,一方面使体系粘度增加缓慢,保持较低的粘度;另一方面使电解液的电导率随着温度的降低幅度较传统的三元电解液较小。
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