探讨三元材料匹配的电解液添加剂的相关研究

在以三元材料为正极的锂离子电池研发任务中，还有一个很重要的任务是研究与其配套的电解液。最近有关三元材料电解液研究方面的文章也很多，主要还是以LiPF。为主盐，碳酸酯作为主溶剂，通过增加添加剂改进电池的性能。添加剂的作用主要是改善正极表面状态，降低活性材料与电解液的反应，一般可以通过在相对低一些的电压下通过添加剂的分解，形成一层致密的膜，对活性材料起到保护作用。

KyoungSeokKang的研究主要针对高镍三元材料。他们研究了4种电解液添加剂对高镍材料高温性能的影响。其中PS与其他添加剂相比有较好的性能。在60℃条件下，加入2%PS的C/NCM622全电池①50次循环容量保持率在98.9%；②50次循环厚度增加只有17.9%，远低于没有添加剂的32%，由图3-33可见，在60℃贮存4周后，厚度只增加了6.07%．而没有添加剂的电池厚度增加了27.9%。③在高温条件下金属的溶解远低于未加添加剂的电池，Ni的溶解量由599.78mg.kg-l，降为21.23mg.kg-l。

FT-IR光谱的结果表明：阴极材料表面有一层烷基砜化合物的膜覆盖(RSOSR和RSO。SR)，这可能是PS电化学氧化造成的。线性扫描伏安法的实验也证明，与无添加剂的电解液相比，加入添加剂后增大了氧化电流，PST和PS电流最大，说明在4.1V发生了氧化反应，形成了新的表面。从图3-34场发射扫描电镜图可以清晰地看到，未加入PS添加剂的电池隔膜几乎完全被电解液的分解产物堵塞，而加入PS添加剂电池的隔膜保持了完好的孔隙。对于加入PS添加剂电池的正极材料表面有一层SEI膜，而未力口入PS添加剂的电池正极表面有不均匀的电解质分解产物。由此看来，PS添加剂可以有效抑制电解液的分解。作者采用自制装置测试了95℃，100%充电状态的正极与电解液在95℃高温下的反应，保持15h高温，加入PS的电解液产气量不大，内压56.4kPa，小于未加添加剂的65.4kPa。

使用添加剂可以有效控制NCM表面性质。对于四种添加剂的研究表明，PS和PST的效果最为明显，添加2%PS的电解液电池有好的循环性能，C/NCM622全电60℃50

次循环容量保持率为98.9%，高温循环后厚度增加17.9%，远低于没有添加剂的32%，在高温条件下金属的溶解和产气量都远低于未加添加剂的电池。添加PS添加后，

高镍电池性能的提高表明，说明PS是一种有效改进电极表面状态的添加剂。

此外，J.R.Dahn等讨论了各种电解液添加剂和组合添加剂对电池性能的影响。他们也认为要提高电池的循环性能，必须添加电解液添加剂。添加剂要有助于在正负极形成钝化膜，并且有低的电荷转移电阻并能降低副反应。

与三元材料相匹配的电解液研究有大量工作要做，如针对高电压三元、高镍三元电解液的研究，针对高功率电池的电解液的研究等等。