二氟草酸硼酸锂和三(三甲基硅基)硼酸酯协同作用在高电压电解液中的应用

摘要

在传统电解液中，由于主溶剂环状碳酸酯的最高占据分子轨道值较高，当充电电压达到4.3 V甚至更高时，环状碳酸酯不断氧化分解，在高电压下电解液的不稳定性会导致电池容量的骤减，因此开发耐高压型电解液迫在眉睫。用二氟草酸硼酸锂（LiODFB）对部分六氟磷酸锂（LiPF₆）进行取代，同时加入正极成膜添加剂三（三甲基硅基）硼酸酯（TMSB）,通过LiODFB和TMSB的协同作用抑制溶剂的分解，形成含B■O、Si■O和适量LiF的正极表面界面膜，稳定正极材料结构，提高电解液在4.6 V电压下的氧化稳定性。基于以上，将所设计的电解液：0.5 mol/L LiPF₆+0.5 mol/L LiODFB+FEC∶EMC （体积比为1∶3）+TMSB（质量分数为5%）,应用于Li/LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂全电池。该电解液匹配的电池在4.6 V下以1 C电流密度循环500圈后还具有131.4 mA·h·g^-1的放电比容量和70.3%的容量保持率。

关键词

锂离子电池 / 电解液 / 高电压

基金资助

国家自然科学基金项目(21978073,U190321); 湖北省重点研发计划项目(2023BAB148); 武汉都市圈协同创新项目(2024070904020440)资助