金屬鋰具有高理論容量和低電化學(xué)勢,是高能電池最有希望的負(fù)極材料之一。但是,不可抑制的鋰枝晶生長仍是其應(yīng)用的重要障礙。此外,富鎳的鋰鎳鈷錳氧化物作為一種很有前途的正極材料受到了廣泛關(guān)注。但是,差的界面穩(wěn)定性限制了它們的發(fā)展。開發(fā)合適的電解液添加劑是解決上述問題最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一。砜類添加劑極性大,熱穩(wěn)定性好,是一種優(yōu)良的成膜添加劑。本文主要研究了兩種雙功能砜類電解質(zhì)添加劑二苯砜（DPS）和雙（4-氟苯基）砜（BFS）對富鎳鋰金屬電池穩(wěn)定性和抑制鋰枝晶的影響。首先,在NMC811/Li電池中添加0.5 wt%DPS和BFS。在1C的倍率下,其初始放電容量均在160 mAh g-1左右。循環(huán)500圈后,每圈的放電容量保持率分別為99.93%和99.91%。當(dāng)倍率達(dá)到5C時,含有0.5 wt%DPS的電池在循環(huán)500圈后,放電比容量和每圈的容量保持率分別為89 mAhg-1和99.95%,遠(yuǎn)高于含有0.5wt%BFS體系（70mAh g-1,99.92%）和空白體系（25 mAhg-1,99.84%）。與空白體系相比,在活性物質(zhì)負(fù)載量為20 mg/cm2（接近商業(yè)電極）或溫度達(dá)到60℃時,含... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２正極材料結(jié)構(gòu)圖（ａ）層狀結(jié)構(gòu)（ＬｉＭ０２，Ｍ?＝?Ｃｏ，?Ｎｉ，?Ｍｎ等），（ｂ）橄欖石結(jié)構(gòu)??ＬｉＭＰ〇Ｍ?＝?Ｆｅ，Ｍｎ，ＮｉｃＬｉＭ＝?Ｍｎ

ｆ的高容量，在３．０－４．３?Ｖ??的電位范圍內(nèi)，平均放電電位可達(dá)到為３．８?Ｖ?（ｖｓ．Ｌｉ?＋?／Ｌｉ）。然而，當(dāng)Ｎｉ含量增加時，??在氧化還原過程中發(fā)生相變，導(dǎo)致容量降低。Ｎｉ含量的增加還降低了熱分解溫度，這導(dǎo)??致發(fā)熱量增加，導(dǎo)致材料的熱穩(wěn)定性劣化。??１．３．２負(fù)極??負(fù)極材料與電池的能量密度有著直接的關(guān)系。在電池充電過程中，負(fù)極材料是鋰離??子和電子的載體，起著能量的儲存與釋放的作用。目前，常用的商業(yè)負(fù)極材料是層狀結(jié)??構(gòu)的石墨和立方尖晶石結(jié)構(gòu)的ＬＵＴｉｓＯｕ，其結(jié)構(gòu)如圖１．３所示［２１］。??ｔ．。肩ｌ〇〇Ｓ??（ａ）ｆ／．＾?（ｂ）?ＬｉＪｉ．Ｏ．ｊ??圖１．３商業(yè)負(fù)極材料結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??天然的石墨具有良好的導(dǎo)電性能，結(jié)晶度較高，還具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，每６個Ｃ??和一個Ｌｉ＋結(jié)合，形成ＬｉＣ６，產(chǎn)生層間化合物，理論比容量可達(dá)到３７２ｍＡｈ／ｇ。在首次放??電過程中，石墨會和電解液發(fā)生氧化還原副反應(yīng)，導(dǎo)致不可逆的容量損失和負(fù)極電位降??低，直至在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面膜（簡稱ＳＥＩ膜），因此，實(shí)際比容量??一般為２９０？３６０ｍＡｈ／ｇ［２２］。天然石墨存在表面顆粒不均勻，粒度較大，反應(yīng)活性不均勻??等問題，會導(dǎo)致其在循環(huán)充放電過程中結(jié)構(gòu)容易被電解液破壞，且形成的ＳＥＩ膜厚度不??均勻，進(jìn)而導(dǎo)致電池濃差極化大，初始庫侖效率低，容量損失大且不可逆。為解決這些??問題，對天然石墨進(jìn)行表面改性，如顆粒球形化、表面氧化（包括氟化）、表面包覆軟碳??和硬碳材料等［２２＿２６］。

大２ｍｍ。組裝自下而上的順序?yàn)檎龢O殼－正極片－隔膜－電解液－負(fù)極片－彈簧片－負(fù)極殼（如??圖２－１所示）。下面以ＮＭＣ８１１／Ｌｉ為例闡述電池組裝具體過程：??首先，檢查手套箱環(huán)境，保證無異常。其次，用專取鋰片的平頭鑷子取出鋰片，防??止混用污染；用手術(shù)刀輕輕刮鋰片表面存在的薄薄的氧化層，隨后用圓柱沖孔器將鋰片??沖成９?ｍｍ圓片，將其放在集流體鋼片中心，并將他們壓在一起。接著用絕緣鑷子取出??正極殼，開口向上，依次放入ＮＭＣ８１１正極片，Ｃｅｌｇａｒｄ隔膜，移液槍滴加１００卟電解??液，保證浸潤隔膜，再放入剛處理好的鋰片（鋰片朝下，鋼片在上），彈簧片，注意保證??所有材料中心均和正極殼中心相對應(yīng)。然后蓋上負(fù)極殼，用絕緣鑷子輕輕按壓。最后，??將電池放入紐扣電池封口機(jī)凹槽上進(jìn)行封裝，壓力控制在５０?ＭＰａ左右。封裝好的電池??在手套箱中靜置８ｈ后，取出進(jìn)行測試。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]鋰離子電池電解質(zhì)鋰鹽的研究進(jìn)展[J]. 劉旭,楊續(xù)來.  電源技術(shù). 2016(01)
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碩士論文
[1]離子液體基高安全鋰/鋰離子電池電解質(zhì)設(shè)計及性能研究[D]. 張圣潔.廣東工業(yè)大學(xué) 2019
[2]含硫添加劑對高電壓下鋰離子電池性能影響研究[D]. 余笑穎.浙江大學(xué) 2019



本文編號：3009340