鋰離子電池電解液添加劑介紹

1、含硼添加劑

含硼化合物經(jīng)常作為添加劑應(yīng)用到不同正極材料的鋰離子電池中，在電池循環(huán)過程中，很多含硼化合物會在正極表面形成保護膜，來穩(wěn)定電極/電解液之間的界面，從而提高電池性能?？紤]到含硼化合物的這一獨特性能，眾多學(xué)者開始嘗試將其應(yīng)用到高壓鋰離子電池中，來增強正極界面穩(wěn)定性。

2、有機磷添加劑

根據(jù)前線軌道能量與電化學(xué)穩(wěn)定性的關(guān)系：分子的HOMO越高，軌道中的電子越不穩(wěn)定，氧化性越好：分子的LUMO越低，越容易得電子，還原性越好。目前所用的有機磷類添加劑還包括磷酸酯類化合物。XIA等將三烯丙基磷酸酯(TAP)添加劑應(yīng)用到Li[Ni0.42Mn0.42Co0.16]O2(NMC442)石墨全電池中，發(fā)現(xiàn)當有TAP存在時會顯著提高庫侖效率，長時間循環(huán)后，仍然具有很高的容量保持。XPS結(jié)果表明，在循環(huán)過程中，烯丙基可能會發(fā)生交聯(lián)電聚合反應(yīng)，得到的產(chǎn)物覆蓋到電極表面，形成均勻的SEI膜。

3、碳酸酯類添加劑

含氟皖基(PFA)化合物具有很高的電化學(xué)穩(wěn)定性，同時具備疏水性與疏油性的特性，當PFA添加到有機溶劑中，疏溶劑的PFA會凝聚到一起形成膠團。由于PFA的這一特性，ZHU等嘗試將全氟烴基(下圖中TEM-EC、PFB-EC、PFH-EC、PFO-EC)取代的碳酸亞乙酯添加到高壓鋰離子電池電解液中，對于Li1.2Ni0.15Mn0.55Co0.1O2石墨電池，當加入0.5%(質(zhì)量分數(shù))的PFO-EC后，電池在長時間循環(huán)過程中性能明顯提高，這主要是因為添加劑在循環(huán)過程中形成了雙層的鈍化膜，同時減少電極表面的降解與電解液的氧化分解。

 

高電壓鋰電池電解液的選擇標準

高電壓鋰離子電池的性能主要是由活性材料和電解液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)所決定的。其中，電解液的匹配性也非常重要。因為隨著能量密度提升，一般正負極的壓實密度都比較大，電解液浸潤性變差，保液量降低。低保液量會導(dǎo)致電池的循環(huán)和存儲性能變差。

1.選擇一些氧化電位較高且電化學(xué)窗口較寬的溶劑(如：砜類、腈類及氟代溶劑)。

2.可以在電解液中加入一些正極保護添加劑來改善正極材料的界面性質(zhì)。

3.在電解液中加入正極成膜添加劑，抑制電解液和正極材料界面間的反應(yīng)。

4.電解液中加入新型的耐高壓鋰鹽作為添加劑。如在電解液中加入雙草酸硼酸(LiBOB)也可以在正極材料的表面成膜，阻止了電解液與電極材料的副反應(yīng)。