鋰離子電池新型功能材料的設(shè)計與開發(fā).pdf

1、鋰離子電池具有電壓高，比能量大，循環(huán)壽命長和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，它在總體性能上優(yōu)于其它傳統(tǒng)二次電池。隨著鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，推動了鋰離子電池向高能量密度、高輸出功率、長壽命、低價及安全方向的發(fā)展。本工作針對鋰離子電池性能提高急需新型功能材料的迫切需求，開展了鋰離子電池功能材料的設(shè)計和開發(fā)及在電池中的應(yīng)用研究。首先對鋰離子電池功能電解液進(jìn)行研發(fā)，其次制備了兩類離子液體聚合物安全型電解質(zhì)，最后，初步探討了LiNi0.49Mn1.49Y0

2、.02O4高壓正極材料的結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 1)系統(tǒng)研究了電解液有機(jī)溶劑組成和配比、以及添加劑種類和用量等對LiFePO4/MCMB電池電池常溫、高溫循環(huán)性能及低溫放電性能的影響，并與商用電解液5378B和8022作對比。開發(fā)出了2種功能電解液體系，即1molL-1 LiPF6/EC∶DMC∶EMC(1∶1∶1, vol)+2wt％ PA2+2wt％ DA1和1mol L-1LiPF6/EC∶DM

3、C∶EMC(1∶1∶1,vol)+2wt％ PA1+2wt％ DA1+0.7wt％LA1，其應(yīng)用于LiFePO4/MCMB電池中，電池的綜合性能（包括常溫循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能及低溫放電性能）均優(yōu)于使用商用電解液5378B和8022電池的性能;同時，成本低，具有很高的性價比。上述2種電解液均已經(jīng)通過企業(yè)驗收。
　　 2)制備了季銨陽離子離子液體聚合物電解質(zhì)，將其應(yīng)用于Li/LiFePO4電池，循環(huán)測試表明，在60℃、充放電倍率為

4、0.1C的條件下，使用PDMNTFSI-DEMETFSI-LiTFSI-SiO2電解質(zhì)的電池放電容量在150 mAh g-1左右，循環(huán)穩(wěn)定性較好。另外，還制備了以硅丙聚合物基體為基質(zhì)的離子液體聚合物電解質(zhì)P(MMA-BA-KH571)-DEMETFSI-LiTFSI-SiO2，應(yīng)用在Li/LiFePO4電池中，循環(huán)測試表明，充放電倍率為0.1C，溫度為80℃和60℃，電池放電容量分別在155mAhg-1和125mAhg-1左右，循環(huán)穩(wěn)定

5、性較好。
　　 3)應(yīng)用檸檬酸輔助溶膠凝膠方法，合成了Y3+取代的尖晶石LiNi0.49Mn1.49Y0.02O4材料。通過XRD、循環(huán)伏安法、恒流充放電和交流阻抗測試等，研究Y3+摻雜對材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，Y3+的摻雜能提高LiNi0.5Mn1.5O4材料的倍率和循環(huán)性能，在電壓區(qū)間3.5-4.9 V，1C倍率下，其初始容量為114.9 mAhg-1，100次循環(huán)后放電比容量仍可達(dá)到113 mAhg-1，容量