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锂离子电池电解液防过充添加剂研究

锂离子电池电解液防过充添加剂研究

作者：熊琳强昆明理工大学

学位级别：硕士

目前,锂离子电池是一种发展十分迅速的新型绿色储能设备。锂离子电池相对于其它二次电池具有更高的能量密度,是较理想的化学能源电池,其性能好坏直接取决于电极、电解液和隔膜的选择和制备。电解液是锂离子电池的重要组成部分,承担着输... 详细信息

目前,锂离子电池是一种发展十分迅速的新型绿色储能设备。锂离子电池相对于其它二次电池具有更高的能量密度,是较理想的化学能源电池,其性能好坏直接取决于电极、电解液和隔膜的选择和制备。电解液是锂离子电池的重要组成部分,承担着输送导电离子的作用,它对电池循环性能、比容量和安全性等方面起着至关重要的作用。因为单一电解液体系的性能达不到使用的要求,因此商用的电解液均是几种不同的有机溶剂按一定配比混合而成,加入少量的功能性添加剂以优化组合其物理化学性能,达到锂离子电池使用的要求。近几年来,由于添加剂是一种用量少但对电解液性能有较大改善的有机化合物,因此,具有优异电化学性能的新型添加剂成为电解液性能研究和开发的热点之一。本文绪论部分介绍了锂离子电池电解液的发展现状及相关组成元素,着重综述了提高锂离子电池安全性能的添加剂——防过充添加剂,分类讨论了防过充添加剂的发展现状及应用前景。本文实验部分采用充放电循环测试、循环伏安扫描和过充测试等手段,研究了苯甲酸甲酯、乙酸乙酯作为锂离子电池电解液添加剂的电化学性能,及对电池的防过充性能的影响。研究发现,空白电解液中分别加入苯甲酸甲酯和乙酸乙酯后,其循环性能发生改变,其中苯甲酸甲酯使电池循环性能下降,但提高了电池的平台比容量,乙酸乙酯对电池循环性能影响较小;循环伏安分析发现,苯甲酸甲酯电解液的还原峰电位为3.8V,略低于锂离子电池的正常工作电压,而乙酸乙酯具有较高的氧化还原反应电位,分别为4.25V、4.5V;在过充性能测试中,分别含苯甲酸甲酯和乙酸乙酯的电解液具有一定的防过充能力。采用交流阻抗测试和扫描电镜实验等方法研究分析添加剂对电解液和正极片的影响,判断添加剂的防过充机制。交流阻抗分析发现,添加剂对电解液的阻抗有一定影响;在过充后,正极表面形貌通过扫描电镜观察发现,在含苯甲酸甲酯的电解液中,正极片表面被覆盖了一层物质,而在含乙酸乙酯的电解液中,正极片表面形貌相对完整,且无覆盖物。在对苯甲酸甲酯和乙酸乙酯两种添加剂的联用研究发现,这两种添加剂的加入虽然对电池在0.5C/4.2V、0.2C/4.6V下过充具有防过充效果,但电池的循环性能受到一定的影响;通过添加剂优化组合实验,改变电解液添加剂的配比,提高其循环性能的同时达到一定的防过充效果。本文的创新之处在于分别确定了苯甲酸甲酯和乙酸乙酯起到防过充作用的合适添加比例及进一步研究了它们对电解液造成的影响;研究了苯甲酸甲酯和乙酸乙酯联用对电解液的影响。

关键词：锂离子电池电解液防过充添加剂苯甲酸甲酯乙酸乙酯

气相色谱-串联质谱法同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂的含量

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分析测试学报 2020年第3期39卷 337-342页

作者：王成云李许杨左军林君峰冀红略李伟浩深圳市检验检疫科学研究院广东深圳518010 深圳海关工业品检测技术中心广东深圳518067 香港理工大学应用生物科技和化学科技学院香港999077

建立了一种可同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂含量的气相色谱-串联质谱分析方法,以乙酸乙酯为萃取溶剂,超声萃取锂离子电池电解液中的有机磷阻燃剂,萃取液经浓缩、定容、过滤后进行气相色谱-串联质谱分析,外标法定量。结果... 详细信息

建立了一种可同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂含量的气相色谱-串联质谱分析方法,以乙酸乙酯为萃取溶剂,超声萃取锂离子电池电解液中的有机磷阻燃剂,萃取液经浓缩、定容、过滤后进行气相色谱-串联质谱分析,外标法定量。结果显示,13种有机磷阻燃剂在一定浓度范围内线性良好,相关系数不低于0.999 3,方法的检出限(S/N=3)为0.3~30μg/kg,定量下限(S/N=10)为1~100μg/kg。在低、中、高3个加标水平下的平均回收率为80.4%~94.6%,相对标准偏差(RSD)为3.8%~10%。该方法简单快捷,灵敏度高,定量下限低,可满足锂离子电池电解液中有机磷阻燃剂含量日常检测需要。

关键词：有机磷阻燃剂超声萃取气相色谱-串联质谱锂离子电池电解液

亚磷酸三苯酯——一种锂离子电池电解液稳定剂

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化学试剂 2011年第1期33卷 69-71页

作者：赵季飞李冰川苏建军廖红英王磊付呈琳孟蓉北京化学试剂研究所北京102607

以标题化合物为锂离子电池电解液添加剂,提高了锂离子电池电解液在贮存和高温条件下的色度稳定性。通过测定不同亚磷酸三苯酯添加量下电解液的色度及电导率,得出亚磷酸三苯酯的最佳添加量为0.2%。电化学测试结果表明,亚磷酸三苯酯的添... 详细信息

以标题化合物为锂离子电池电解液添加剂,提高了锂离子电池电解液在贮存和高温条件下的色度稳定性。通过测定不同亚磷酸三苯酯添加量下电解液的色度及电导率,得出亚磷酸三苯酯的最佳添加量为0.2%。电化学测试结果表明,亚磷酸三苯酯的添加不影响锂离子电池的充放电及循环性能。

关键词：锂离子电池电解液品质控制稳定剂亚磷酸三苯酯

锂离子电池电解液建设项目环境影响评价实例分析

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绿色科技 2016年第24期18卷 72-74页

作者：许天啸王蕾江苏省苏州市环境科学研究所江苏苏州215000

以某锂离子电池电解液新建项目环境影响评价为例,通过研究项目中包含的具体工艺,分析了各个工艺过程可能产生的污染环节,对项目中可能产生的"三废"及噪声污染进行了预测和评价,并制定了相应的污染防治措施。以期为该行业其他项目的污染... 详细信息

以某锂离子电池电解液新建项目环境影响评价为例,通过研究项目中包含的具体工艺,分析了各个工艺过程可能产生的污染环节,对项目中可能产生的"三废"及噪声污染进行了预测和评价,并制定了相应的污染防治措施。以期为该行业其他项目的污染源分析及环保措施提供参考。

关键词：环境影响评价环保措施锂离子电池电解液

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添加剂对锂离子电池电解液防过充保护的研究

电源技术 2014年第12期38卷 2251-2252,2295页

作者：孙百虎赵菁尚平石家庄职业技术学院化学工程系河北石家庄050081

作为锂离子电池的基本组成要素之一,电解液的基本特性直接影响着锂离子电池的循环特性、热稳定性和安全性。因此,利用添加剂来提高电解液的防过充能力成了改善电解液性能的重要方式。常用的添加剂主要有两类:氧化还原添加剂和电聚合添... 详细信息

作为锂离子电池的基本组成要素之一,电解液的基本特性直接影响着锂离子电池的循环特性、热稳定性和安全性。因此,利用添加剂来提高电解液的防过充能力成了改善电解液性能的重要方式。常用的添加剂主要有两类:氧化还原添加剂和电聚合添加剂。选取二甲氧基硝基苯类作为防过充添加剂。研究发现,该类添加剂的防过充能力好且具有很好的循环性能,能明显改善锂电池的循环性能和高低温性能。

关键词：锂离子电池电解液过充保护添加剂电化学性能

胺对锂离子电池电解液中小分子稳定作用机理和分子设计研究

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胺对锂离子电池电解液中小分子稳定作用机理和分子设计研究

作者：张忠华南师范大学

学位级别：硕士

锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、充放电寿命长、自放电小等优点而受到人们的广泛关注。目前商品化锂离子电池使用的电解液一般是将导电锂盐LiPF溶解在碳酸乙烯酯(EC)与链状碳酸酯二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯或二乙基碳酸酯... 详细信息

锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、充放电寿命长、自放电小等优点而受到人们的广泛关注。目前商品化锂离子电池使用的电解液一般是将导电锂盐LiPF溶解在碳酸乙烯酯(EC)与链状碳酸酯二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯或二乙基碳酸酯组成的二元或三元混合溶剂中形成。然而由于离子电池的电解液中存在少量的小分子HF和HO，不仅导致电解质LiPF的分解，而且会破坏固体电解质界面(SEI)膜。胺类化合物对小分子有很好的稳定作用，目前对胺类化合物稳定HF和HO的作用机理尚未清楚。对此尚未见有关理论研究的报道。因此，认识胺类物质稳定电解液中小分子的机理和设计新型胺类稳定剂，对改善锂离子电池的性能具有重要意义。本文首先应用密度泛函PBE0／6-31+G(d，p)方法对乙胺、乙二胺、乙醇胺分别与电解液中的HO、HF分子在气相中和溶剂中形成的氢键结合进行研究，分析胺类物质稳定Li离子电池电解液中小分子的机理。得到：(1)胺类都能稳定HF、HO，能与HF、HO形成N…H-F(O)、F(O)…H—N的稳定氢键，产生n→σHF(O))、nF(O))→σ等离域作用，但胺类稳定HF的能力比稳定HO的大;考虑溶剂效应的胺与HF、HO的结合更强，气相中存在的弱氢键F(O)…H—C(nF(O))→σ在溶液条件下消失。(2)气相中胺类稳定剂对HO、HF的稳定性次序为乙二胺＞乙胺＞乙醇胺，考虑溶剂效应后变为乙醇胺＞乙二胺＞乙胺，溶剂中模拟计算的结果与实验一致。根据实验和模拟溶剂效应下乙醇胺稳定小分子的能力最强的结论，使用F、Cl、Ph(-CH)和Me(-CH)基团对乙醇胺上的H原子进行取代，对气相中取代乙醇胺与HF以氢键结合的18种缔合物进行密度泛函PBE0／6-31+G(d，p)方法计算，发现吸电子基的3位取代乙醇胺与HF结合的稳定性加强，稳定性顺序为Ph＞Cl＞F;推电子基Me的10、11位(尤其是10位)取代乙醇胺与HF结合的稳定性明显增大。因此，设计用苯环Ph在2或3位取代，用Me在10或11位取代的双取代乙醇胺，经计算发现3-Ph，10-Me乙醇胺与HF形成缔合物的稳定性最大，该化合物有望成为新型的锂离子电池电解液的稳定剂。

关键词：锂离子电池电解液胺类分子间相互作用 PBE0 SCI-PCM NBO EDA

基于LiPF6的几种锂离子电池电解液的性能研究

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基于LiPF6的几种锂离子电池电解液的性能研究

作者：王立仕新疆大学

学位级别：硕士

锂离子电池作为新型绿色能源,近年来得到迅速发展。锂离子电池的性能在很大程度上取决于正负极材料、电解液及隔膜的选择和制备。目前,正负极材料的合成及电化学性能的研究都已经比较成熟和完善,而电解液的研究相对较少。电解液是锂离... 详细信息

锂离子电池作为新型绿色能源,近年来得到迅速发展。锂离子电池的性能在很大程度上取决于正负极材料、电解液及隔膜的选择和制备。目前,正负极材料的合成及电化学性能的研究都已经比较成熟和完善,而电解液的研究相对较少。电解液是锂离子电池的重要组成部分,由电解质和溶剂组成,其中有机溶剂是锂离子电池电解液的重要组成部分,承担着溶解锂盐的重要作用。由于单一溶剂在性能上往往不能达到实际要求,因此,寻找新的性能优异的溶剂(添加剂),或者将不同溶剂按一定比例混合后得到多组分混合溶剂,优化组合其物理化学性能,则易于满足锂离子电解液的要求,性能往往优于单一溶剂。本论文主要以LiPF为电解质锂盐,采用不同溶剂(添加剂)按一定比例混合,对有机电解液进行优化,与不同的电极材料(LiMnO、LiCoO或天然石墨)组装成电池,研究电解液对锂离子电池性能的影响。内容主要包括以下三个部分: (1) LiPF-EC/MPC电解液的性能研究。将EC、MPC、LiPF按不同比例,不同浓度进行复配,分别与电池材料LiMnO、LiCoO和天然石墨组装成电池,采用测量电导率,SEM,CV,EIS以及电池充放电性能等多种分析手段,研究了不同的电解液对电池性能的影响。结果表明,两组分电解液LiPF-EC/MPC的电导率比单组分电解液LiPF-MPC的电导率有明显的提高,且随着EC添加量的增加而增大;LiPF浓度为1.0 M时,具有最大的电导率;不同的电极材料,电解液对其性能(放电效率,首次放电容量,循环性能等)的影响不同,通过SEM,CV,EIS以及电池充放电测试等表征手段证明电池在两组分电解液中的综合性能比在单组分电解液中的好,而且LiMnO在电解液1.0 M LiPF-EC/MPC (1/1)中, LiCoO在电解液1.0 M LiPF-EC/MPC (1/3)中,天然石

关键词：锂离子电池电解液 LiPF6-EC/MPC LiPF6-PC/TEOF LiPF6-PC/VA SEI膜

微波辅助萃取-气相色谱/串联质谱法同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂的含量

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分析仪器 2020年第2期 15-22页

作者：王成云钟声扬薛晓冬冀红略杨左军深圳海关工业品检测技术中心深圳518067 深圳市检验检疫科学研究院深圳518010

建立了1种同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂含量的气相色谱/串联质谱分析方法,该方法以二氯甲烷/乙酸乙酯(1∶1,V/V)为萃取溶剂,采用微波辅助萃取技术提取锂离子电池电解液中的有机磷阻燃剂,提取液经浓缩定容后进行气相色谱... 详细信息

建立了1种同时测定锂离子电池电解液中13种有机磷阻燃剂含量的气相色谱/串联质谱分析方法,该方法以二氯甲烷/乙酸乙酯(1∶1,V/V)为萃取溶剂,采用微波辅助萃取技术提取锂离子电池电解液中的有机磷阻燃剂,提取液经浓缩定容后进行气相色谱/串联质谱分析,外标法定量。该方法的定量下限为1~100mg/kg,加标平均回收率为80.13%~94.86%,回收率实验的相对标准偏差为3.85%~11.65%。该方法简便快捷,定性可靠,定量准确,检测通量大,定量下限低,适用于锂离子电池电解液中有机磷阻燃剂含量的日常检测工作。采用该方法对市售锂离子电池进行检测,结果在部分样品中检出了不同浓度水平的磷酸三苯酯和磷酸三丁酯。

关键词：微波辅助萃取气相色谱/串联质谱法锂离子电池电解液有机磷阻燃剂

基于LiPF_6的锂离子电池电解液的发展现状

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煤炭与化工 2013年第5期36卷 28-31,41页

作者：闫雅婧中海油天津化工研究设计院天津300131

近年来随着社会的发展和科技的进步,锂离子电池已成为重要的主流动力电池之一。分别从溶剂和添加剂2个方面综述了基于LiPF6的锂离子电池电解液的发展现状,详细介绍了适用于锂离子电池电解液的溶剂和添加剂,应用于锂离子电池电解液的常... 详细信息

近年来随着社会的发展和科技的进步,锂离子电池已成为重要的主流动力电池之一。分别从溶剂和添加剂2个方面综述了基于LiPF6的锂离子电池电解液的发展现状,详细介绍了适用于锂离子电池电解液的溶剂和添加剂,应用于锂离子电池电解液的常用有机溶剂有碳酸酯类、醚类和羧酸酯类有机溶剂,添加剂以其作用目的区分,可分为SEI成膜添加剂、导电添加剂、稳定添加剂、控制水分和游离酸添加剂、抗过充添加剂、阻燃添加剂及浸润性添加剂等;展望了锂离子电池电解液的研究方向。

关键词：锂离子电池电解液 LiPF6 溶剂添加剂