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电极/电解液界面性质(SEI膜)决定了锂离子电池的安全性能、自放电、低温性能、库仑效率、循环性能和不可逆容量,对整个锂离子电池的性能都有重要影响。因此,选择适当的电解液,保证电解液各组分与Li+在电极/电解液界面形成性能优良的SEI膜是目前人们研究的一个热点。 本论文采用量子化学原理通过化合物的结构计算其物理化学性质,设计了两种成膜添加剂(VA、CMA)。前线轨道在很大程度上反应了分子物理化学性质。分子最低空轨道(LUMO)能量越低,还原性越强。成膜添加剂VA、CMA与EC、PC、DMC和DEC相比,具有较低的LUMO能量,因此更具有还原性。 对于EC基电解液,加入成膜添加剂VA、CMA后,MCMB电极的比容量和循环性能均得到改善;EIS结果表明,加入VA、CMA后电池阻抗明显降低;SEM、FTIR研究表明VA、CMA在电池的循环过程中参与了SEI膜的形成,且SEI膜组分中导锂性能较差的RCO3Li和ROLi含量降低,因此降低了SEI膜界面阻抗。添加剂的加入对LiCoO2电极的性能也有一定的改善,电池的比容量和充放电效率均得到提高。 对于PC基电解液,加入一定量的成膜添加剂VA、CMA后,PC分子的共插得到抑制,MCMB电极的循环性能得到改善。循环伏安研究表明,添加剂VA、CMA在1V左右发生还原分解,还原产物生成覆盖在MCMB电极表面的SEI膜,从而阻止了PC分子发生共插。