高壓鋰離子電池電解液添加劑的研究及相關(guān)的六大種類介紹

　　本文中介紹了高壓鋰離子電池電解液添加劑方面的研究進(jìn)展，并按照添加劑的種類將其分為6部分進(jìn)行探討：含硼類添加劑、有機(jī)磷類添加劑、碳酸酯類添加劑、含硫添加劑、離子液體添加劑及其它類型添加劑。

　　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(kāi)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。

　　Li等將三（三甲基烷）硼酸酶 （TMSB）應(yīng)用到以 Li［Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13］O2 作正極材料的高壓鋰離子電池中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)有0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）TMSB 添加劑存在時(shí)，循環(huán)200圈后容量保持74%（電位范圍2-4.8 V，充放電倍率為0.5 C），而沒(méi)有添加劑存在時(shí)，容量保持僅為19%。

　　為了解TMSB對(duì)正極表面修飾的作用機(jī)制，ZUO 等將TMSB添加到LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2石墨全電池中，并分別對(duì)正極材料進(jìn)行了XPS與TEM分析，得到下圖所示的結(jié)論：在沒(méi)有添加劑存在時(shí)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，會(huì)逐漸在正極表面形成一層有LiF存在的正極電解液界面（CEI）膜，這層膜較厚而且阻抗較高;加入TMSB后，缺電子的含硼類化合物會(huì)提高正極表面 LiF 的溶解度，形成的SEI膜較薄，阻抗較低。

　　除了TMSB ，現(xiàn)如今應(yīng)用到高壓鋰離子電池中的含硼類添加劑還包括雙草酸硼酸鋰（LiBOB）、雙氟草酸硼酸鋰 （LiFOB）、四甲基硼酸酯（TMB） 、硼酸三甲酯（TB）以及三甲基環(huán)三硼氧烷等，這些添加劑在循環(huán)過(guò)程中會(huì)比電解液溶劑優(yōu)先被氧化，形成的保護(hù)性膜覆蓋到正極表面，這層保護(hù)性膜具有良好的離子導(dǎo)電性，能抑制電解液在隨后的循環(huán)中發(fā)生氧化分解以及正極材料結(jié)構(gòu)的破壞，穩(wěn)定電極/電解液界面，并最終提高高壓鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

　　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。