硫酸亚乙烯酯作为锂离子电池成膜添加剂的性能研究

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锂离子电池电解液添加剂物性数据

锂离子电池电解液添加剂物性数据

锂离⼦电池电解液添加剂物性数据锂离⼦电池电解液添加剂物性数据化学名称环⼰基苯(CHB) 亚硫酸亚⼄酯(ES、DTO)硫酸亚⼄酯(DTD)亚硫酸丙烯酯(PS)碳酸亚⼄烯酯(VC)别名苯基环⼰烷,苯基环⼄烷亚硫酸⼄⼆醇酯、⼄⼆醇亚硫酸酯、亚硫酸⼄烯酯硫酸⼄烯酯、硫酸⼄⼆醇酯、⼄⼆醇硫酸酯、亚⼄基硫酸酯Trimethylene Sulfite1,3,2-Dioxathiane 2-oxide1,3-Dioxo-2-one英⽂名称Cyclohexyl benzene Ethylene sulfite Ethylene Sulfate Propylene sulfite Vinylene carbonate CAS号827-52-1 3741-38-6 1072-53-5 4176-55-0 872-36-6 分⼦式C12 H 16C2H4O3S C2H4O4S C3H6O3S C3H2O3分⼦结构分⼦量160.26 108.12 124 122.1 86.05熔点/沸点/闪点7~8℃/239~240℃/98.0 ?/172~174℃/79℃97~99℃/?/??/76/?19~22℃/165℃/73℃密度(g/mL at 25℃)0.95 1.426 1.3225 1.355g/mL粘度(40℃)折光率 1.5230±0.00501.445~1.447 1.420~1.422 外观⽆⾊油状液体⽆⾊液体⽩⾊结晶或⽩⾊结晶性粉末⽆⾊液体⽆⾊透明液体或⽩⾊固体特性易溶于醇、丙酮、苯、四氯化碳、⼆甲苯、不溶于⽔和⽢油DTO的含量≥98%,氯⼄醇含量≤1000ppm⽔溶性11.5 G/100 ML⽤途⽤于锂⼆次电池电解液的添加剂,具有防过充性能。

应⽤于锂电池⾼温溶剂。

作锂离⼦电池电解质的有机溶剂,⼜可作为锂离⼦电池电解液的添加剂,锂离⼦电池电解质添加了DTO 后将呈现出优异的儲存稳定性,可以提⾼电解液的低温性能,同时可以防⽌ PC分⼦嵌⼊⽯墨电极。

亚硫酸丙烯酯对锂离子电池性能的影响

亚硫酸丙烯酯对锂离子电池性能的影响
PS添加量为3.0%时,以500 rnA在3.0—4.2 V循环200次,电池的容量保持率为99%,比不合Ps的电池提高了8%。
关键词:添加剂;
亚硫酸丙烯酯(Ps);锂离子电池;循环伏安 文献标识码:A 文章编号:1001—1579(2014)04—0220—03
中图分类号:TM912.9
Influence of propylene sulfite

PS
on
discharge perfor・
of battery at normal temperature
从图3可知,使用原始电解液的电池,放电性能最好,放 电电压和放电容量均高于使用研究电解液的电池。PS添加 量为1.5%、3.0%的电池,放电性能好于PS添加量为5.0% 的电池。电池的放电性能不仅与电解液的电导率有关,还与 电池的电极/溶液界面的状况有关。导致不同电解液电池放 电性能差异的原因,可能是Ps添加剂具有高还原活性,在电 池的首次充电过程中,在电极表面形成了不同的SEI膜,由 于膜电阻较高,影响了Li+的正常嵌入。 Ps对电池常温循环性能的影响见图4。
toni、负极尺寸为42
lnnl×320
mill)、焊极耳
后,制成极片(正极含3.96 g、负极含2.35 g活性物质)。 在干燥的环境下,将制得的极片与Celgard 2325膜在卷 绕机上卷绕成电芯。在80℃下真空干燥8 h,再经装壳及热 封等工序,制成额定容量为500 mAh的053048型软包装电 池。在干燥环境下,向软包装电池中加注2 g电解液。
at
normal temperature of Li—ion battery were also studied.The addition of PS into electrolyte

碳酸亚乙烯酯添加剂对锂离子电池性能的影响

碳酸亚乙烯酯添加剂对锂离子电池性能的影响

(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、二乙基碳酸酯(DEC)、二甲基碳酸酯(DMC)。

溶剂均采用精馏结合分子筛吸附的方法提纯至纯度(质量分数)>-99.95%(气相色谱仪为GC-14C,日本岛津)。

电解液的配制及电池的装配均在充满高纯氩气的手套箱中进行【畎H20)<I10-6】,LiPF6浓度为1moFL。

电解液中水和酸(I-IF)含量均低于20x10-6,分别用KarlFisher水分测定仪KF831和KarlFisher电位滴定仪798GPTTitrino(瑞士万通)测定。

1.2电池性能测试电池电化学性能测试用CR2032扣式半电池,以MCMB电极片为正极,金属锂片作为负极,电解液为不含与含(质量分数)2%VC的lmoi/LLiPFc,/(EC:PC:DEC:DMC)=(3:1:4:21。

组装成半电池后,在室温下用Land多通道充放电测试系统在0.01~2.0V电压区间进行恒电流充放电实验。

金属锂片作为对电极和参比电极,MCMB电极为工作电极,在多通道测试系统(SolartronAnalytical1480Multistat,英国)上对电池进行循环伏安测试,扫描速率为0.2mV/s。

1.3表面性质分析用JSM.6510(JEOL)扫描电镜观察石墨电极表面的形貌,加速电压为15kV。

用ATR-IRNicoletiSl0(ThermoFish.er)傅里叶变换红外光谱研究电极表面的SEI膜成分,扫描范围680~2000cm—i。

2结果与讨论2.1石墨电极的循环伏安行为图l为石墨电极在不含VC(a)与含VC添加剂(b)的电解液体系中的前三次循环伏安图。

从图l(a)可以看出,石墨电极在不含VC电解液的循环伏安图谱中具有以下特征:(1)在第一次负向扫描过程中,在电极电位为1.5V左右出现一个还原峰,对应于电极表面吸附的溶剂分子的还原,在1.13V左右出现一个还原峰,对应于电解液本体中溶剂组分的还原分解,并形成同体电解质相界面膜(SEI);随着电位的不断降低,电解液的阴极电流逐渐增大,对应于锂离子向石墨电极嵌入,生成锂碳嵌合物的量不断增加;(2)正向扫描时,在0.45V左右出现一个氧化峰,对应于锂碳嵌合物发生阳极氧化,锂离子从石墨电极中脱出。

锂离子电池有机电解液添加剂的性能及分解机理研究

锂离子电池有机电解液添加剂的性能及分解机理研究

厦门大学硕士学位论文锂离子电池有机电解液添加剂的性能及分解机理研究姓名:许杰申请学位级别:硕士专业:无机化学指导教师:王周成20081201摘要近年来,锂离子电池用有机电解液添加剂受到了人们极大关注,它具有用量少、几乎不增加电池成本但却能显著提高电池多方面性能的优良特点。

例如,抑制电解液的分解和改善电池的循环性能、高/低温性能、安全性能等。

添加剂从作用功能上可分为SEI膜优化剂、过充电保护添加剂、阻燃添加剂、提高电解液电导率的添加剂和控制电解液中水和酸含量的添加剂等。

本文综述了锂离子电池及所用主要材料的研究进展,并以EC基电解液为基础电解液,在其中添加了一种SEI膜优化剂氟代碳酸乙烯酯(FEC),比较了添加剂添加前后对电池性能的影响并对FEC的作用机理进行了研究讨论。

本文首先利用量子化学原理通过Gaussian03软件计算比较了所用基础电解液溶剂和添加剂的前线轨道能量;然后通过电池的充放电测试、电化学分析技术测试了添加剂对电池的比容量、循环性能、倍率性能和阻抗等的影响;最后,通过扫描电子显微技术(SEM)表征了添加FEC前后石墨化中间相碳微球(MCMB)表面的SEI膜形貌,并采用X.射线能量散射分析仪(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等表面分析技术对在负极表面形成的SEI膜的成分进行了分析,并根据实验结果对FEC的分解机理进行了讨论。

主要研究结果如下:(1)通过理论计算,比较得到添加剂FEC的最低未占分子轨道(LowestUnoccupiedMolecularOrbital,LUMO)能量比所用基础电解液溶剂EC、DMC、EMC的都低,从理论上表明FEC可在较溶剂更高的电位发生还原分解;(2)通过MCMB/Li电池的充放电测试,表明了添加剂FEC的添加改善了负极/电解液界面的性能,并且提高了电池的负极材料MCMB的比容量、循环性能、倍率性能等,确定了FEC的最佳添加浓度为2%(体积比)。

锂离子电池电解液负极成膜添加剂的研究进展

锂离子电池电解液负极成膜添加剂的研究进展

2016年第35卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1477·化 工 进展锂离子电池电解液负极成膜添加剂的研究进展周丹,梁风,姚耀春(昆明理工大学真空国家工程实验室,云南省有色金属真空冶金重点实验室,省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南 昆明650093)摘要:解决锂离子电池电极材料和电解液相容性的关键是形成稳定且Li +可导的固态电解质界面膜(SEI 膜),因此,对优质负极成膜添加剂的研究成为锂离子电池研发中的一个热点。

本文综述了锂离子电池电解液成膜添加剂的作用原理,具体介绍了各类负极成膜添加剂的研究现状,从成膜反应机理和理论计算方面详述了近几年来负极成膜添加剂的研究进展。

分析了所存在的问题主要是如何快速地挑选出更适宜、更高效的成膜添加剂,并指出了成膜添加剂未来的发展趋势为:①研究各添加剂与电解液的反应机理,着重开发对锂离子电池副反应小的负极成膜添加剂;②通过选择两种或两种以上的添加剂的协同作用,以弥补一种添加剂的不足;③提高无机成膜添加剂在电解液中的溶解度。

关键词:锂离子电池;电解质;成膜添加剂;固态电解质界面膜(SEI 膜)中图分类号:O 646.5;TM 912 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2016)05–1477–07 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2016.05.031Research progress of negative film-forming additives in electrolyte forLi-ion batteriesZHOU Dan ,LIANG Feng ,YAO Yaochun(The National Engineering Laboratory for Vacuum Metallurgy ,Kunming University of Science and Technology ,Key Laboratory for Nonferrous Vacuum Metallurgy of Yunnan Province ,State Key Laboratory Breeding Base of ComplexNonferrous Metal Resources Clear Utilization in Yunnan Province ,Kunming 650093,Yunnan ,China )Abstract :Forming a stable solid electrolyte interface film (SEI film) is the key to solve the compatibility between lithium ion battery electrode material and electrolyte. Therefore ,the research of high quality anode film-forming additive in electrolyte for lithium ion battery attracts much attention. The principle of film-forming additives for organic electrolyte in Li-ion batteries was reviewed. The research status of a variety of additives was particularly introduced. The recent progress on negative film-forming additives was reviewed in detail ,from the perspectives of film formation mechanisms and quantum calculation. The main problem was how to select more suitable and efficient film-forming additives. In addition ,the possible trends in this area were proposed :①Understanding the mechanism of additive reacting with the electrolyte ,especially for the negative film forming additive which has minimum side effects for lithium ion battery ;②Combining two or more additives together to compensate the deficiencies of one additive ;③Increasing the solubility of inorganic film-forming additives in the electrolyte.Key words :Li-ion battery ;electrolytes ;film-forming additives ;solid electrolyte interface (SEI)第一作者:周丹(1991—),女,硕士研究生。

vc成膜电位铁锂

vc成膜电位铁锂

VC(碳酸亚乙烯酯)是一种常用的电解液添加剂,在锂离子电池中可以起到提高电池性能和稳定性的作用。

在锂电池中,VC主要用于形成固体电解质界面(SEI)膜,从而保护电极材料不被电解液侵蚀。

VC在锂离子电池中的成膜电位通常为0.2-0.4V,这个电位范围是铁锂电池的充放电区间,因此VC可以在铁锂电池中形成SEI膜。

在铁锂电池中,VC的成膜电位通常比其他一些成膜添加剂要低,这有助于在电池的充放电过程中更早地形成稳定的SEI膜,从而提高电池的循环寿命和安全性能。

需要注意的是,虽然VC可以在铁锂电池中形成SEI膜,但是VC的使用浓度和比例需要根据具体的电池体系和应用要求进行优化和调整。

此外,VC的使用也需要注意与其他电解液添加剂的相容性和协同效应。

锂离子电池电解液添加剂物性数据

锂离子电池电解液添加剂物性数据
0.893g/ml at25℃(lit.)(sigma)
0.831
1.23
粘度(40℃)
折光率
Refractive index:n20/D=1.409(lit.)
H—NMR(C6D6):δ0.20(27H)
比旋光度 0.94º
外观
无色液体
无色液体
无色液体
特性
Moisture and Air Sensitive
锂离子电池电解液添加剂物性数据
化学名称
环己基苯(CHB)
亚硫酸亚乙酯(ES、DTO)
硫酸亚乙酯(DTD)
亚硫酸丙烯酯(PS)
碳酸亚乙烯酯(VC)
别名
苯基环己烷,苯基环乙烷
亚硫酸乙二醇酯、乙二醇亚硫酸酯、亚硫酸乙烯酯
硫酸乙烯酯、硫酸乙二醇酯、乙二醇硫酸酯、亚乙基硫酸酯
Trimethylene Sulfite
作为锂离子电池电解液的添加剂,其作用在于抑制电池初始容量的下降,增大初始放电容量,减少高温放置后的电池膨胀,提高电池的充放电性能及循环次数。用于有机合成的羟乙基化试剂合成药物中间体。
用于锂二次电池电解液添加剂,可以提高电解液的低温性能,同时可以防止PC分子嵌入石墨电极;用于有机合成、药物中间体。
是一种锂离子电池新型有机成膜添加剂与过充电保护添加剂,具有良好的高低温性能及防气胀功能,可以提高电池的容量和循环寿命。 还可作为制备聚碳酸亚乙烯酯的单体。
N,N'-dimethyl-trifluoroacetamide
CAS号
1795-31-9
4325-85-3
1469-73-4
4426-51-1
1547-87-1
分子式
[(CH3)3SiO]3PC9H27PSi3O3

锂离子电池电解液负极成膜添加剂研究进展

锂离子电池电解液负极成膜添加剂研究进展

电动车 。随着科 技 的不 断进 步 , 锂离子 电池 性能 的 对
要求 越来 越 高 。开发高 能量 密度 、 拓宽 电池 使用温 度 范 围 、提 高 电池 安全 性 能等 问 题 给广 大锂 离 子 电池
收 稿 日期 : O 7 o 一 l 2 o 一 4 O
是 电 子绝 缘体 却 是 L 优 良导体 , i 以经 过 该 钝 i 的 L 可 化层 自由地嵌 入 和脱 出 。关于该 钝 化层 , 提 出 了 人们
MaeisSineadE gnei , ot hn nvrt T cn l y G agh u C 嘲 , 1 6 1 hn) tr l c c n n i r g SuhC i U es yo e ho g , unzo , l 0 4 , i a e e n a i i f o g5 C a
数 种模 型 去模 拟 , 中最 著 名 的是 “ 其 固体 电解 质 相界 面膜 ” oi eet lt it ae简称 S I 。多 种分 ( l l r ye ne c s d co r f E 膜)
基 金 项 目: 东 省 攻 关 计划 ( 号 20 Al7 4 o ) 广 州 市 广 编 O6 o o 0 3 和 科技攻关计划 ( 号 20z 一 23 ) 编 O 6 3 D 0 1 作者 简 介 : 宗 平 (9 2 , , 东 省 人 , 士生 蔡 18 一) 广 男 硕 Biga h : AI og pn(9 2 ) ae cn iaefr atr o rp y C n- ig18 一, l, add t o s . Z m m e
与此 相似 ,u t 人研究 发现 P ( 酸 内酯) Z ol g 等 S丙磺 也
能 够显著 提高 锂离子 电池 的电化学 性能 。 Wrd i 【 则 在 l o LLCO P 中添 加 5 o ng 等 g m l iI d C / % ( 体积 分数 ) 亚硫 酸 乙烯 酯 ( S 或 亚 硫酸 丙烯 酯 ( S E) P)
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i
2.3 电化学性能测试...............................................................................................30 2.3.1 恒流充放电测试 ...........................................30 2.3.2 线性伏安扫描(LSV) .....................................30 2.3.3 循环伏安扫描(CV) ......................................31 2.3.4 电化学阻抗谱技术(EIS)...................................32
2.2.1 电解液的配制 .............................................28 2.2.2 电极的制备 ...............................................28 2.2.3 电池的组装 ...............................................29
2.4 SEI膜成分表征 .................................................................................................33 2.4.1 SEM观察和EDS分析 ........................................33 2.4.2 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析 ...........................33 2.4.3 X射线光电子能谱(XPS)分析 ................................34
ii
4.1.2 LiMn2O4电极表面形貌观察..................................60 4.2 SEI膜成分分析 .................................................................................................61
第四章 电极表面形貌观察及SEI膜ห้องสมุดไป่ตู้分分析 .....................................58
4.1 电极表面形貌观察...........................................................................................58 4.1.1 MCMB表面形貌观察 .......................................58
声明人(签名): 年月日
目录
摘 要 .......................................................................................................... I
Abstract................................................................................................... III
1.3.1 锂离子电池正极材料 ........................................4 1.3.2 锂离子电池负极材料 ........................................5 1.3.3 锂离子电池隔膜 ............................................6 1.3.4 锂离子电池电解质 ..........................................6 1.4 固体电解质相界面膜(SEI膜) ......................................................................9 1.5 锂离子电池电解质添加剂研究进展............................................................... 11 1.5.1 SEI膜优化剂 ..............................................11 1.5.2 导电添加剂 ...............................................14 1.5.3 阻燃添加剂 ...............................................15 1.5.4 过充电保护添加剂 .........................................16 1.5.5 多功能添加剂 .............................................18 1.6 本论文的主要内容和研究意义.......................................................................18
参考文献 ..................................................................................................20
第二章 实验仪器和方法原理 ................................................................28
别声明。)
声明人(签名): 年月日
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本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办 法》等规定保留和使用此学位论文,并向主管部门或其指定机构送交 学位论文(包括纸质版和电子版),允许学位论文进入厦门大学图书 馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国 博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索,将学位论文的标题和 摘要汇编出版,采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于: ( )1.经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文, 于 年 月 日解密,解密后适用上述授权。 ( )2.不保密,适用上述授权。 (请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文 应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文,未经厦门大学保密 委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的,默认 为公开学位论文,均适用上述授权。)
参考文献 ..................................................................................................35
第三章 添加剂DTD对电池电化学性能的影响 ...................................36
3.1 理论计算 ...........................................................................................................36 3.1.1 前线轨道理论 .............................................36 3.1.2 添加剂的选择及分子轨道理论计算 ...........................37
3.5 本章小结 ...........................................................................................................53
参考文献 ..................................................................................................55
3.3 添加剂DTD对EC基电解液-LiMn2O4体系电化学性能的影响....................45 3.3.1 尖晶石LiMn2O4电极循环性能................................46 3.3.2 尖晶石LiMn2O4电极电化学研究..............................46
3.4 添加剂DTD对PC基电解液-MCMB体系电化学性能的影响 ......................48 3.4.1 纯PC电解液...............................................49 3.4.2 PC/EC电解液 .............................................52
2.1 实验主要化学试剂...........................................................................................28 2.2 电池的组装 .......................................................................................................28
果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果,均
在文中以适当方式明确标明,并符合法律规范和《厦门大学研究生学
术活动规范(试行)》。
另外,该学位论文为(
)课题(组)
的研究成果,获得(
)课题(组)经费或实验室的
资助,在(
)实验室完成。(请在以上括号内填写课
题或课题组负责人或实验室名称,未有此项声明内容的,可以不作特
姚宜稳
指导教师姓名:王 周 成 教授 专 业 名 称:化 学 工 艺 论文提交日期:2010 年 5 月 论文答辩时间:2010 年 6 月 学位授予日期:2010 年 月
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