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1、精选优质文档-倾情为你奉上5V高电压电解液的制备及电化学性能研究注：该论文为锂离子电池方向本科毕业论文，本人迫于财富值短缺才将此论文上传。有配套小论文及全套数据，请于下载该文档后百度私信本人获取。 学生姓名： 学 号： 专业班级： 提交日期： 指导教师： 专心-专注-专业摘要锂离子电池电解液的组成，对锂离子电池具有非常大的影响。目前，市场化的5V高电压电解液体系，主要是由含氟锂盐和环状及链状的碳酸酯类溶剂组成，例如六氟磷酸锂（LiPF6）-碳酸乙烯酯（EC）/碳酸二甲酯（DMC）。但是，LiPF6电解液体系在充电过程中，由于电压过高会分解产生HF，PF5等腐蚀性物质，这将对电池产生不良作用。尤
2、其是HF，它会和正极材料中的过渡金属Mn，Ni相互作用，使其溶解，从而导致电池多方面性能的下降。环丁砜（SL）作为一种含硫添加剂，对电池正极表面形成钝化膜，从而提升电池的一系列优点具有十分重要的作用。而双草酸硼酸锂（LiBOB）是新近合成出的，一种不含氟离子的新型锂盐，它具有很多优点：良好的热力学稳定性，对水分不敏感等。因此，在LiPF6基电解液发展的基础上，本文主要研究了两种添加剂（锂盐添加剂LiBOB，电解质溶液添加剂SL）对已经市场化的电解液体系LiPF6-EC/DEC体系的影响。并通过一系列测试研究手段（电池性能测试、电池电化学研究），对所配置的体系进行了一系列系统的分析和研究。结果表
3、明，SL是改变电池的电化学性能的关键因素，其存在不仅提高了电解质溶液体系的抗氧化性，同时也降低了由于LiBOB的添加而带来的电极材料的极化阻抗。而且，1.0M LiPF6-EC/DEC+10% SL+0.1M LiBOB的新型电解液体系，对高压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4产生了优良的适配性，预示了该体系有着很好的应用前景。 关键词：锂离子电池，高电压，添加剂，环丁砜，双草酸硼酸锂AbstractThe composition of electrolyte has a significant influence on the lithium ion batteries. The mark
4、et-oriented 5V high voltage electrolyte is consist of fluorine-containing lithium salt and alkyl carbonate solvents.For example hexafluorophosphate (LiPF6)-ethylene carbonate (EC)/diethyl carbonate (DMC) system. But, when the battery uses solvents just mentioned and is charging on the high voltage,
5、the LiPF6 will decomposed into two kinds of different corrosive materials (HF,PF5)which will be an latent danger to the battery and uesers. Especially, the HF will react with transition metal ( Mn, Ni) which are contained in anode material, it will cause anode material dissolved and so then reduce p
6、erformances for lithium ion battery in many ways.Sulfolane which is a sulfur-containing additive has a fatal role in the formation of film existed outside of the anode. And the film has vital function for improving the performance of lithium ion batteries. And the lithium bis(oxalate)borate (LiBOB)
7、as a novel lithium salt which was discovered recently is a halogen-free lithium salt and has lots of advantages like excellent thermal stability,the perfect stability for the moisture.Based on the advance of the LiPF6 based electrolyte, this article mainly discusses the influence of 2two kinds of di
8、fferent additive (the LiBOB as lithium salt additive and SL as the solvent additive) on the system of LiPF6-EC/DEC. And we have a series of analysis and study on the electrolyte system through various methods to prove on, including battery performance test and battery electrochemistry research.The r
9、esult shows that SL is the key factor to improve the electrochemical performance of the lithium-ion battery. Not only can SL improve the oxidation resistance of electrolyte system, but also reduce the polarization impedance of the electrode material due to the addition of LiBOB. Besides, the new sys
10、tem of 1.0MLiPF6-EC/DEC+10% SL+0.1M LiBOB, shows the excellent adaptation property for high voltage cathode material of LiNi0.5Mn1.5O4.It indicates that the system has a good prospect of application.Keywords：Lithium-ion battery, High-voltage, Electrolyte, Sulfolane，Lithium bis(oxalate)borate.目录外文原文和
11、译文.271. 绪论1.1锂离子电池的应用 随着经济和科学技术的快速发展，在人们生活水平日趋提高的今天，对于能源的需求量和储存介质的要求也在不断上升。手机、笔记本电脑、个人数字助理等各种电子信息产品已经成为我们日常生活中不可缺少的一部分，新一代信息电子产品的设计均朝向“轻薄短小”的趋势发展，从而，一次电源的存储及供应是一个亟待解决的热点问题。小型可充电电池的特性与功能，已经成为决定未来无线通讯设备与笔记本电脑等便携式电子产品的市场竞争优势最重要因素。与传统电池相比，锂离子电池有着独特的优势1：1）比能量和能量密度大；2）工作电压高；3）应用范围宽；4）自放电率低；5）充放电循环寿命长；6）无污
12、染、安全性能好；7）大倍率充放电性能好；8）实体模型可小型化、超薄化。作为一类重要的化学电源，它在小型便携式消费性电子产品、通信产品、军用产品、航空航天设备、电动车辆等都具有广泛的用途。而且随着便携式电子产品的应用越来越广阔，市场需求量越来越大，电池的需求量也随之增加，并将逐步取代其他传统电池。因此，锂离子电池在现代电化学中备受关注2。为了推动可出续发展，锂离子电池作为新储能材料，受到越来越广泛的关注，现已成为高新技术重点之一。并近年来取得了重要的进展3。 1.2锂离子电池的结构锂离子电池的主要组成部分依次为：正极外壳-正极材料-隔膜-负极材料-垫片-弹片-负极外壳，并将电解液充满其缝隙。其中
13、，正、负极外壳、垫片和弹片皆为不锈钢薄片。正极集流体材料为铝箔，上涂布活性物质的圆形薄片。隔膜为均匀多纳米孔的惰性有机材料。负极集流体材料为铜箔，上涂布有碳微粒的圆形薄片。电解液为溶于多种有机溶剂的锂盐。1.3锂离子电池工作原理锂离子电池，是指用两种不同的，能够嵌入和脱出Li+的化合物，分别作为电池的正极和负极的二次电池体系，正负极的活性物质都可以发生Li+的嵌入和脱出反应。其原理实为一种浓差电池4。其工作原理如1.1所示。由于负极SEI膜和正极钝化膜的形成，首次充电容量大于首次放电的容量。但在实际应用中，应当尽量减少首次充放电容量的差距，以防止大量Li+源被消耗5。炭质材料在嵌锂过程中充入的
14、容量(Qc)，并不能在脱锂过程中完全放出（Qd），它是因为首次充放电过程中炭质材料表面形成SEI膜，或因电解质溶液发生分解所造成的6。锂离子电池工作原理如图1.1所示7： 图1.1锂离子电池工作原理示意图 Fig.1.1 The illustration of lithium-ion batteriess working principle. 充电过程，Li+从正极活性物质中脱出，在外电压的驱使下，经电解液向负极迁移，插入到负极的晶格中，此时正极处于高电位的贫锂状态，且Li+在负极富集。处于低电位的富锂状态。同时电子由外电路向负极转移，从而正负极间出现电位差。 放电过程，Li+从负极脱出并嵌入正极的活性物质中，正极此时为富锂状态，外电路的电流由电子的负极向正极迁移而引起。因此，电解质溶液在锂离子电池中，相当于一种导锂的桥梁。从而实现电能-化学能-电能的相互转化8。 在正常的情况下，充放电即Li+在层状结构的正负极之间嵌入和脱出的过程中，不会破坏晶体的结构，负极材料几乎不参与任何形式的改变，因此，可以说锂离子电池的充放电过程实际上是一种理想化的
