[01248511]适用于5 V高电压电池体系的新型电解液的构建及其电化学性能研究

立项背景与来源

锂离子电池的传统电解液体系主要由 LiPF6 与碳酸酯混合组成，其耐氧化电位电位一般在 5 V 左右，考虑过电位的存在，这不足以保证其在充电过程中不会被氧化分解。

近来，科研工作者发现价格相对低廉的双乙二酸硼酸锂（LiBOB）、二氟草酸硼酸锂等无机盐也可以在正极表面形成稳定的 SEI 膜而提高电解液的耐氧化电位。并且，这种膜的耐高温性能优异，可在一定程度上提高锂电池的工作温度。这为研发安全性能优异、成本低廉的高电压电解液提供了可能。

但 LiBOB 存在在碳酸酯溶剂中的溶解度及溶液电导率均偏低、在电极表面成膜阻抗过大等明显缺点。也有诸多科研工作者试图通过改变电解液的溶剂组成来提高其耐氧化性能。研究较为成功的溶剂体系主要有氟代碳酸酯溶剂、腈类溶剂及砜类溶剂。但氟代碳酸酯溶剂会降低锂盐的溶解度，腈类溶剂会影响电解液的电导率，砜类溶剂不能在 LiPF6 基电解液中与碳基负极材料良好相容，限制了它们的推广应用。

因此，如何通过溶剂优化，构建基于LiBOB新型锂盐的综合性能优异的 5 V 锂离子电池电解液，是值得认真研究的一个课题。

②研究目的与意义如果我们能在优势互补原则的指导下，以合适的溶剂体系来弥补LiBOB 的缺点而充分发挥其各项优点，将有望建立起基于 LiBOB 的价格低廉、安全性能高、与 5 V 正极电极材料及碳基负极材料相容性好的新型高电压电解液体系这对进一步提高高能量密度、高功率密度锂离子电池的综合性能具有重要意义。

③主要论点与论据SL 具有强极性，在电场力的作用下会大量聚集在电极表面附近，稀释锂盐在该区域内的浓度，阻碍 LiBOB短时间内大量分解;SL 的还原电位与 LiBOB 相似，在一定程度上阻碍 LiBOB 过度分解;LiBOB 分解产物以不规则凸起的形式存在的，而 SL 的加入会使在 SEI 膜成膜后期填补不规则凸起过程中，在缝隙位置填充含硫物质，提高 SEI 膜离子电导率，降低界面阻抗;LiBOB 优良的成膜性能可以生成足够厚的 SEI 膜来阻隔电解液与电极表面接触。

④创见与创新在优势互补原则的指导下，构建了LiBOB（双草酸硼酸锂） -γ-丁内酯/环丁砜/碳酸二甲酯新型高电压电解液体系。

探讨了电解液体系中 LiBOB 及各种溶剂在提高电解液耐高压能力方面、改善界面性质方面所发挥的具体作用及作用机理。

通过研究电解液体系中水份、过渡金属离子的主要产生方式，及水份、过渡金属离子含量对电解液耐高压能力、界面性能、电池性能的影响及影响机理，明确构建高电压电解液体系时需严格控制的指标。

最终，将这些性质与电池各项性能相关联，探寻出电解液组成-界面性质-电池综合性能三者间具有普遍指导意义的关联模型，为高电压电解液体系的设计提供理论指导。

⑤社会经济效益，存在的问题所用溶剂环丁砜的除水存在去除不彻底问题，其除水工艺需要进一步优化。

⑥历年获奖情况本项目尚未获得任何奖励。