锂离子电池高低温电解质研究.pdf

分类号 O61 学校代码 10590
U D C 540 密 级 公开



深圳大学硕士学位论文
锂离子电池高低温电解质研究





学 位 申 请 人 姓 名 张慧
专 业 名 称 化学
学 院 （ 系 、 所 ） 化学与环境工程学院
指 导 教 师 姓 名 李翠华 教授
原创性声明

本人郑重声明：所呈交的学位论文锂离子电池高低温电解质研究是本人在导
师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，
本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做
出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本
人承担。

论文作者签名： 日期： 年 月 日
锂离子电池高低温电解质研究
摘 要


锂离子电池作为新一代的化学电源，具有能量密度高、寿命长、无污染等优
点，将逐渐取代传统的镍氢、镍镉、铅酸等传统电池，成为最受青睐的二次电池。
经过二十多年的发展，锂离子电池已经被广泛应用到手机、数码相机、笔记本电
脑等领域，近几年已成为新能源汽车使用的主流电源。虽然锂离子电池具有多方
面的优点，但是目前锂离子电池用作动力电池时存在一些问题，如电池循环寿命
低于电动汽车所要求的 10-15 年的使用年限；电池在滥用条件下会发生爆炸、起
火等安全隐患；在较高环境温度下（≥60 °C ）和较低温度下（≤-20 °C ）电池的容
量迅速下降等。这些问题与电解质的性能密切相关，本文围绕电解质的各个成分
（有机溶剂、锂盐和添加剂）展开研究，旨在解决锂离子电池在极端温度条件下
循环容量衰减严重的问题及安全性问题。
（1）将新型溶剂乙酸甲酯（MA）和丙酸甲酯（MP）作为有机共溶剂应用
于锂电池电解质。添加 MA 或 MP 可以有效降低电解质的黏度，提高电解质低
温电导率，显著提高了锂电池的低温性能。
（2）在优化溶剂的基础上，加入***代碳酸乙烯酯（FEC）作为电解质添加
剂。FEC 在石墨电极表面优先于电解质溶剂发生还原反应，参与 SEI 膜的形成。
含 FEC 电解质的 Li/Graphite 电池表现了优良的倍率性能与低温性能，同时，FEC
的引入能够抑制 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 正极表面 LiF、LixPOyFz 等无机物的形成，提
高电极表面界面膜的电导率，加快了 Li+在电解质/电极界面处的电荷迁移速率。
（3）以双***草酸硼酸锂（LiODFB）为锂盐，-丁内酯（BL）和碳酸甲乙酯
（EMC）为溶剂，获得了一种在宽温度范围具有优异电化学性能的电解质，其
电解质在-20-80 °C 的温度范围内有着优于 LiPF6 基电解质的离子电导率。
LiODFB 基电解质体系热稳定性较 LiPF6 基电解质得到了显著提升，高温循环后
的 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 电极表面形貌完整性远远高于 LiPF6 基电解质。
（4）在 LiPF6 基电解质体系中加入添加剂 LiODFB，电池在宽温度范围内具
有高的容量保持率和循环稳定性。通过 X 射线光电子能谱（XPS）测试表明，
LiODFB 在