隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用,高電壓鋰離子電池體系成為研究熱點(diǎn)。電解液作為鋰離子電池中的重要組成部分正面臨著挑戰(zhàn),一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的碳酸酯電解液在4.5V以上就會發(fā)生氧化分解；另一方面新型高電壓電解液由于存在各種問題未能得到普遍應(yīng)用。而電解液在高壓下的穩(wěn)定性直接影響著電池的電化學(xué)性能,是制約高電壓鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,現(xiàn)階段有效而又經(jīng)濟(jì)的解決方法之一就是在電解液中引入一定量(5%)的功能性添加劑,可以穩(wěn)定高電壓鋰離子電池體系從而提高電化學(xué)性能。本論文選用極性大、氧化電位高、熱穩(wěn)定性好的砜類作為研究對象,在1MLiPF6-EC:DMC(1:1)參比電解液(Standard,STD)體系中加入不同量的添加劑,通過對LiNi1/3CO1/3Mn1/3O2/Li、石墨/Li以及LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/石墨電池體系在不同電解液體系中的循環(huán)性能和倍率性能測試,并結(jié)合線性掃描伏安(Linearsweepvoltammetry,LSV)、循環(huán)伏安(Cyclicvoltammetry,CV)、電化學(xué)阻抗(Electrochemicalimpedancespectroscopy,EIS)以及掃描電子顯微鏡(Scanningelectronmicroscopy,SEM)、能量色散X射線光譜學(xué)(EnergydispersiveX-rayspectroscopy,EDS)和X射線光電子能譜(X-rayphotoelectronspectroscopy,XPS)等材料表征手段,探討不同結(jié)構(gòu)的砜作為添加劑對電池的影響。主要結(jié)果如下：1、環(huán)丁砜作為高電壓電解液添加劑：(1)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)添加量為2%(體積比)時(shí),環(huán)丁砜能夠提高參比電解液的電化學(xué)窗口以及增強(qiáng)電解液在高壓下的氧化穩(wěn)定性,并在一定程度上減少溶劑碳酸乙烯酯(Ethylenecarbonate,EC)的還原分解。(2)含有環(huán)丁砜的電解液對LiNi1/3CO1/3Mn1/3O2正極、石墨負(fù)極的相容性較好,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li、石墨/Li以及LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/石墨電池體系的放電容量、循環(huán)性能和倍率性能都得到提高。(3)結(jié)合多種分析手段發(fā)現(xiàn)：環(huán)丁砜對電池電化學(xué)性能的改進(jìn)的機(jī)理是含有環(huán)丁砜的電解液能夠在正負(fù)極表面形成均一緊密的膜層,消除膜層表面的裂痕從而抑制電解液的持續(xù)分解,提高了循環(huán)過程中電解液和電極的穩(wěn)定性,減少電池體系在循環(huán)過程中的阻抗增加,從而使電池性能得到提升。2、乙基異丙基砜(Ethylisopropylsulfone,EIS)、乙基乙烯基砜(Ethylvinylsulfone,EVS)作為添加劑：(1)乙基異丙基砜作為添加劑時(shí),能夠提高參比電解液的電化學(xué)窗口至4.5V,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料在4.6V的截止電壓下充放電100次的放電容量更大、循環(huán)更穩(wěn)定；但發(fā)現(xiàn)電池在循環(huán)過程中的阻抗的增加幅度比參比電解液大,且石墨負(fù)極在含該添加劑的體系中的電化學(xué)性能并不理想。(2)乙基乙烯基砜作為添加劑時(shí),LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li電池的充放電容量不穩(wěn)定,并且?guī)靷愋食掷m(xù)低于100%,初步原因分析為加入EVS后,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在充放電過程的不可逆程度增大以及電化學(xué)極化較嚴(yán)重。雖然EVS在1.2V左右能夠先于EC進(jìn)行還原反應(yīng),但是未能對電池體系起到穩(wěn)定作用,對石墨負(fù)極的兼容性較差。