报告期内主要研究开发项目的基本情况说明(蒋工)(1)

报告期内主要研究开发项目的基本情况说明1、各种新产品研究与开发内容广泛，涵盖方方面面。

主要项目有：1）锰酸锂B品电池用电解液的开发相对于LiCoO2，锰酸锂具有明显的成本优势。

这种材料在室温环境下具有良好的循环寿命，因此这种正极材料在对电池成本非常敏感的应用领域比如东南亚和非洲的数码电器中具有较大的市场空间，国内的低端电池（即B品电池）逐步采用锰酸锂作正极材料。

锰酸锂有两个比较大的缺点，一是高温性能比较差，这主要是在高温环境中Mn2+比较容易在电解液中溶解，导致锰酸锂结果破坏；二是锰酸锂易与电解液中HF反应，导致容量衰减快，因此它对电解液中的酸度要求较高，这对电池的制备环境提出了较高的要求。

本项目的目的就是研究电解液的各功能组分与这种复合材料的兼容性，开发出性能优良的配方弥补它的这两个缺点。

锰酸锂的市场价格相当于LiCoO2的十分之一，因此具有非常大的竞争力，如果能开发出与之配套的电解液，使其在循环性能和高温性能方面的缺点得到弥补，这种电池在对电池容量要求不高、对电池成本特别敏感的发展中国家具有较大的吸引力，它将逐步取代LiCoO2，因此对应的电解液将会有较大的市场前景。

该项目预计时间2010年1月—12月，实际起止时间2010年1月—12月，研发经费预算金额220万元，实际研发支出222.98万元，其中：人员人工37.86万元，直接投入121.39万元，折旧费用55.45万元，其他费用8.28万元。

（该部分仅供参考）2）新型锂盐LiBOB的应用研究运用循环伏安(CV)电化学方法研究了含和不含LiBOB的电解液的电化学行为. 结果表明，LiBOB优先于溶剂分子在石墨电极上还原.研究比较了含和不含LiBOB的电解液的锂离子电池的循环性能、高温和低温放电性能. 结果表明，LiBOB的加入提高了电池的循环性能和高低温放电性能。

a通过不同方法平行合成LiBOB样品,与进口商品化LiBOB进行对比测试；b通过不同的电极（人造石墨，天然石墨，Pt）及不同的LiBOB/LiPF6配比进行LSV，CV电化学扫描，表征其在不同体系电池中的相容性及最佳用量；c通过不同体系的电池与不同配方电解液的测试对比，找出适用于不同电池体系电解液配方；d与常规纯LiPF6体系电解液对比，在以LiPF6为基体锂盐的电解液中添加双乙二酸硼酸锂（LiBOB），能够提高锂离子电池的循环稳定性和高低温放电性能在以人造石墨为负极的电池中表现更为显著，而在天然石墨为负极的电池中LiBOB的加入量在1%时即可，加入量增大会影响电池的性能. 电池性能的提高是LiBOB在负极形成致密SEI膜的结果，而由LiBOB在负极所形成的SEI膜比LiPF6在负极形成的SEI膜具有更好稳定性和特别是高温稳定性，另外由于LiBOB优先于溶剂分子在石墨电极上发生还原，形成稳定的SEI摸，抑制了PC的共嵌、减少了电解质的分解，因此，可以大大提高PC溶剂在电解液中的用量，从而大大拓宽了锂离子电池的温度范围。

该项目预计时间2010年1月—12月，实际起止时间2010年1月—12月，研发经费预算金额230万元，实际研发支出218.55万元，其中：人员人工39.58万元，直接投入112.34万元，折旧费用57.97万元，其他费用8.66万元。

（该部分仅供参考）3）锂离子电池用电解液新型防过充添加剂C1的应用研究LSV，CV测试，高温LSV测试及不同体系的商品电池对C1、CHB及传统过充添加剂BP 进行一系列的对比测试，结果表时：添加剂C1与传统防过充添加剂BP相比较，容量发挥提高约1.25%,循环容量保持率提高14.1%,低温性能提高19%,倍率放电提高3%,高温性能厚度澎胀率降低2.9%;新型添加剂C1的使用,提高了大容量,高功率型电池安全性及耐用性。

该项目预计时间2011年1月—12月，实际起止时间2011年1月—12月，研发经费预算金额130万元，实际研发支出118.55万元，其中：人员人工19.58万元，直接投入62.34万元，折旧费用37.97万元，其他费用8.66万元。

（该部分仅供参考）4）锂离子电池用电解液新型防过充添加剂C2的应用研究：BP做为添加剂加入至电解液后,可能会造成电解液的变色,并且,BP、CHB加入电解后,对电池的低温放电性能造成很大的负面影响。

另外,从实际的测试过程中发现,BP及CHB的加入对电解液的高温性能及循环性能也有较大的负面影响.于是我们开发了C1做为新的电解液过充添加剂,但是,C1是属于受禁物品,供应存在一定的限制.因此,选用了与C1有相类似结构的C2作为新型过充添加剂来进行研究. 而C2的加入影响了电池的循环稳定性,本课题首次提出在C2电解液中加入成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC),并研究了复合添加剂使用后电池的过充保护行为和对电池综合电性能的影响。

该项目预计时间2011年1月—12月，实际起止时间2011年1月—12月，研发经费预算金额80万元，实际研发支出76.28万元，其中：人员人工10.44万元，直接投入46.58万元，折旧费用17.50万元，其他费用1.76万元。

（该部分仅供参考）5）锰酸锂+三元材料复合正极用电解液的开发：相对于LiCoO2，锰酸锂和三元（LiNi1-X-YCoYMnX O2）材料，特别是锰酸锂具有明显的成本优势。

这两种材料在室温环境下具有良好的循环寿命，只是锰酸锂的容量低。

因此这种复合正极材料在对电池成本非常敏感的应用领域比如东南亚和非洲的数码电器中具有较大的市场空间。

但是高温性能比较差是这两种材料的共同缺点，特别是锰酸锂。

本项目的目的就是研究电解液的各功能组分与这种复合材料的兼容性，开发出性能优良的配方弥补它们的缺点。

锰酸锂+三元复合材料相对LiCoO2具有明显的成本优势，价格不到LiCoO2的一半，如果能开发出与之配套的电解液，使其在循环性能和高温性能方面的缺点得到弥补，这种电池在对电池容量要求不高、对电池成本特别敏感的发展中国家具有较大的吸引力，它将逐步取代LiCoO2，因此对应的电解液将会有较大的市场前景。

该项目预计时间2011年1月—12月，实际起止时间2011年1月—12月，研发经费预算金额430万元，实际研发支出423.41万元，其中：人员人工56.09万元，直接投入263.77万元，折旧费用94.07万元，其他费用9.48万元。

（该部分仅供参考）6）锂离子电池用低温型电解液开发对于液态锂离子电池而言，电解液的组成与电极界面化学性质密切相关，电解液组成的优化可以从根本上改善锂离子电池的低温放电性能乃至对电极材料的性能及电池的综合电化学性能产生至关重要的影响。

与改善电极界面性质相比，优化电解液组成方法更为简单易行，电解液组成的优化可以从根本上改善锂离子电池的电化学特性，对电极性能的改善和提高必然更为有效，是实现锂离子电池碳负极/电解液的相容性，提高锂离子电池寿命、比能量、高低温放电性能的重要手段. 许多高新技术应用比如说军事和航空航天计划的应用都要求锂离子电池在环境温度≤-40℃下仍能正常工作，室外用电子仪器设备在不断的小型化和轻便化，如笔记本电脑、数码照相机、手机和无绳电话等要求锂离子电池能在环境温度≤-20℃下正常工作，然而，目前商品化的锂离子电池并不能完全满足要求，一般来说，当锂离子电池的工作环境温度下降至-20℃时，放电比容量和功率都会急剧下降。

目前，商品的锂离子电池中应用最广泛的非水液态电解液是将导电锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯（EC）为基础的二元或三元混合溶剂中，这些溶剂一般是链状碳酸酯系列，包括：二甲基碳酸酯（DMC）、二乙基碳酸酯（DEC）、甲基乙基碳酸酯（EMC）等. 然而由于EC具有较高的熔点（36.4℃），使电池的使用温度范围受到限制，已经很难满足实际应用的需要。

碳酸丙烯酯（PC）具有与EC类似的结构与性质，但具有较低的熔点（-48.8℃），能够有效降低溶剂体系的共熔点，抑制EC在低温时结晶析出，提高锂离子电池的低温性能。

但PC 一般并未用作锂离子电池电解液的主要溶剂组分，原因是PC容易与锂离子一起向石墨负极共嵌，使石墨发生剥落，导致锂离子电池循环性能显著下降。

本项目在查阅了大量国内外文献资料的基础上，根据目前锂离子电池发展趋势的要求，研究通过调整溶剂配比和加入添加剂的方法来改善PC基电解液中石墨电极的界面性质，将PC应用于锂离子电池电解液中,另外再通过开发新型低冰点及低粘度的共溶剂,低温电导率较高粘度较低的新型锂盐,加入成膜添加剂改善SEI膜的低温阻抗和导电性。

该项目预计时间2011年1月—2011年12月，研发经费预算金额250万元，实际研发支出228.49万元，其中：人员人工25.76万元，直接投入153.08万元，折旧费用46.83万元，其他费用2.82万元。

（该部分仅供参考）7）新型聚合物电解液的开发目前已经在研究的聚合物电池的制备方法主要有以下3种：a、涂膜法：将高聚物溶解在THF、DMF或乙睛溶剂中，然后加入含有锂盐的液态电解质，待完全混合均匀后，将溶液浇铸在玻璃、特富龙塑料薄膜上或直接涂布在PE隔膜的两面，在室温下干燥直到溶剂完全挥发为止，就制得了凝胶聚合物电解质膜；b、现场聚合法：即将单体、交联剂、液态电解质和引发剂直接混合均匀，然后注入电池，真空焊封，最后通过加热或UV聚合形成凝胶聚合物电解质；c、预聚合法：先将单体、引发剂和液态电解质进行预聚合，然后将未反应的单体减压除去，接着再加入交联剂和引发剂，真空注入电池中并焊封，最后加热或UV聚合形成凝胶电解质；以上第1种方法已经商品化，但对制备工艺、设备等有很高的要求，从而造成产品成本很高；第2、3种方法制备的聚合物电池由于有单体和引发剂的残留，造成电池性能急剧下降，因些目前只处在研究阶段。

本课题基于聚合物电解液存在的以上问题，将从以下几点开展工作：1、提出了全新的聚合物电解液的制作工艺，即将具有较大粘结性的聚合物类似于添加剂的方法直接加入到液态电解质溶液中；2、筛选适用于锂离子电池的聚合物材料；3、调节电解液配方组成，弥补聚合物电解质的缺点；4、开展聚合物电解液的中试、产业化生产艺及产品测试方法的研究。

支出255.24万元，其中：人员人工27.82万元，直接投入173.81万元，折旧费用50.57万元，其他费用3.04万元。

（该部分仅供参考）8）高容量正极材料电池用电解液根据目前市场上高容量电池普遍存的高温性能特别是高温储存性能差和注液性能差的特点。

本项目通过优化原有电解液体系的基础上，重点开发了新型高温添加剂和润湿剂，从而提高了高容量锂离子电池的高温储存性能和注液性能。

开发出的新型电解液配方能完全满足或超出目前市场上对高容量锂离子电池电解液的需求。