用于改善锂离子电池安全性添加剂的研究

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锂离子电池具有工作电压高、能量密度大等优点，已作为可靠的能源广泛应用于小型电源驱动设备，但由于锂离子电池还存在一些由热稳定性引起的安全问题，使其用在大型电池方面受到限制，研究并提高锂离子电池的安全性具有十分重要的意义。安全性中最突出的两个问题是过热和过充，它们都能引起的电池的燃烧或爆炸。在锂离子电池电解质中加入适宜的添加剂，能有效改善锂离子电池的安全性能。关于阻燃添加剂和过充保护添加剂的研究，成为近年来的研究热点。阻燃添加剂的研究起步较早，但是仍然没有找寻到适宜锂离子电池使用的阻燃添加剂。而对于过充保护添加剂，国内外都还处于起步阶段。本论文突破常规，首次选取了一种新型的同时含有磷和氰基的磷酸酯…．二乙基氰基甲基膦酸酯(diethylcyanomethylphosphonate，DECP)作为锂离子电池用阻燃添加剂。研究了这种阻燃添加剂在几种电解液体系中的阻燃性能和电池性能。研究证明，这种阻燃添加剂在电解液体系中能表现出较好的阻燃性能。本论文对含有阻燃添加剂的电解液与正负极的相容性进行了研究。研究了DECP在1MLiPF6EC／DMC、lMLiPF6EC／DMC／EMC、1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC电解液中与人造石墨负极的相容性，发现在1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC电解液中DECP含量为5％时具有很好的负极相容性，并用循环伏安法初步分析了DECP对负极容量影响的机理。同时研究了DECP在1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC电解液中与正极材料的相容性。研究发现DECP含量为5％时，对LiC002正极材料也有很好的相容性。所以，1MLiPF6EC／DMC／EMC／VC／DECP(1：1：1：1％：5％byweight)是有望应用于锂离子电池中的具有良好阻燃性的电解液。本文采用了一种新型的研究阻燃性能的方法。电解液的阻燃性能表征是研究阻燃添加剂的难点，本论文在大胆借鉴国外同行的研究方法基础上，在国内首次采用了自熄时间(SET)和阻燃效率(F)来量化阻燃剂的阻燃性能，这是一种适宜研究并且简单、经济、可靠的定量比较阻燃性能的方法，经实验证明，获得了可比性较强的数据。本论文将环己基苯(Cyclohexylbenzene，CHB)作为一种新型电聚合过充保护添加剂应用到锂离子电池中。通过过充电试验研究了CHB在1MLiPF6EC／DEC／DMC(1：1：1byweight)电解液中的过充保护作用，当CHB含量为2．5％时就能表现出明显的过充保护作用，能将电池的电压钳制在4．5～4．8V。用循环伏安法研究了CHB的过充保护机理，进行了初步的探讨。同时，研究了含有CHB的1MLiPF6EC／DEC／DMC电解液在全电池中的容量性能和循环性能，当CHB含量为2．5％时，表现出较好的容量性能和循环性能。研究说明，CHB能作为过充保护添加剂应用到锂离子电池中，提高锂离子电池的安全性。

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作者
卜源;
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作者单位

复旦大学;

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授予单位复旦大学;
学科材料物理与化学
授予学位硕士
导师姓名马晓华;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类
关键词
安全性,阻燃剂,过充保护,电解质添加剂,锂离子电池,DECP;

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