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(guò)程中，很多含硼化合物會(huì)在正極表面形成保護(hù)膜，來(lái)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(dú)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(lái)增強(qiáng)正極界面穩(wěn)定性。

2、有機(jī)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(jī)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(dāng)有TAP存在時(shí)會(huì)顯著提高庫(kù)侖效率，長(zhǎng)時(shí)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(guò)程中，烯丙基可能會(huì)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(shí)具備疏水性與疏油性的特性，當(dāng)PFA添加到有機(jī)溶劑中，疏溶劑的PFA會(huì)凝聚到一起形成膠團(tuán)。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(duì)于Li1.2Ni0.15Mn0.55Co0.1O2石墨電池，當(dāng)加入0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的PFO-EC后，電池在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)過(guò)程中性能明顯提高，這主要是因?yàn)樘砑觿┰谘h(huán)過(guò)程中形成了雙層的鈍化膜，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)

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?yàn)殡S著能量密度提升，一般正負(fù)極的壓實(shí)密度都比較大，電解液浸潤(rùn)性變差，保液量降低。低保液量會(huì)導(dǎo)致電池的循環(huán)和存儲(chǔ)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(hù)添加劑來(lái)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)。