锂离子电池高安全电解液系统的研究与应用

【摘要】电解液在锂离子电池中具有重要作用，决定着着电池的使用寿命、工作温度范围以及使用安全等。降低电解液的蒸气压、提高电解液的阻燃性有助于提高电池的安全性能。相对于链状碳酸酯，环状碳酸酯具有介电常数大与不易燃等优点，因而提高电解液中环状碳酸酯含量能够降低电解液的可燃性。离子液体具有不易燃、蒸气压低、电化学稳定性好等优点，成为在锂离子电池中应用的研究热点。本文结合了环状碳酸酯溶剂PC（碳酸丙烯酯）与离子液体各自的优缺点，联系锂盐在锂离子电池中的作用，以提高电解液的安全为切入点。首先，讨论了PC在锂离子电池应用中所面临的问题，通过对问题出现的机理的分析讨论，提出了解决方案，并系统研究了锂盐、离子液体、溶剂的加入对PC分解的抑制规律。然后，研究了锂盐浓度对电解液的燃烧性质以及对LiFePO4半电池和石墨半电池常温和高温下充放电的影响。以前期的实验为基础，通过优化PC溶剂、离子液体、链状碳酸酯的使用比例得到的电解液，满足全电池长期充放电的需求。最后，进行了由TFSI-、FSI-阴离子组成的离子液体和锂盐对铝箔的腐蚀情况的对比实验，分析了铝箔的腐蚀程度与有机溶剂以及离子液体中腐蚀成分浓度的关系。实验验证了使用PC为主要溶剂，加入离子液体、提高锂盐浓度可以明显降低电解液的可燃性，有利于抑制电解液中腐蚀成分对铝箔的腐蚀，提高在高温条件下铝箔的稳定性，结合对锂离子电池的电化学性质测试，得到高闪燃点溶剂中锂盐的最佳使用浓度。通过研究和对比，发现使用以PC为主要溶剂的高闪燃点溶剂体系具有很好的应用前景和开发价值。
【作者】丁远雷；
【导师】郑洪河；
【作者基本信息】苏州大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】电解液；安全；离子液体；溶剂；

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