通過(guò)添加劑提高電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性

硼基離子受體三（五氟苯基）硼烷[三（五氟苯）硼烷（TF-PB）]和三（五氟化苯基）硼酸鹽[三（五氟苯基）硼酸酯（TFPBO）]是兩種類(lèi)型。它可以用作鋰離子電池的電解質(zhì)添加劑。這兩種添加劑可以提高LiF、CF3CO2Li和C2F5CO2Li等簡(jiǎn)單鋰鹽在有機(jī)溶劑中的離子導(dǎo)電性。在含有TPFB添加劑的EC-PC-DMC（體積比為1:1:3）溶液中使用了幾種鋰鹽。

介質(zhì)中的電化學(xué)窗口分別達(dá)到5V、4.76V和4.96V。相反，TFPBO的電化學(xué)穩(wěn)定性較低。此外，純TFPB的熱穩(wěn)定性也優(yōu)于TFPBO。TPFB基電解質(zhì)在Li/LiMn2O4中具有良好的循環(huán)效率和可循環(huán)性。在Li/LiNiO2電池中測(cè)量了基于TFPBO的電解質(zhì)，并且該電池具有高的放電容量和良好的循環(huán)效率。經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后，使用TFPB的電池的容量保持能力優(yōu)于使用TFPBO基電解質(zhì)的電池。使用強(qiáng)陰離子絡(luò)合劑TFPPB抑制LiPF6電解質(zhì)熱分解的研究表明，添加0.1mol/L TFPPB可以在一周內(nèi)保持LiPF6電解液在55°C下的電化學(xué)穩(wěn)定性，而無(wú)需在相同條件下使用。

添加劑電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性嚴(yán)重降低。在含有0.1 mol/L TPFPB添加劑的LiPF6電解質(zhì)中的Li/LiMn2O4電池在55°C下表現(xiàn)出比不含添加劑的電池更好的容量保持率和循環(huán)效率。這些數(shù)據(jù)表明，TFPPB添加劑提高了LiPF6電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性。

提高電解質(zhì)和電極表面之間的潤(rùn)濕性

為了確保電解質(zhì)與電極材料和隔膜充分接觸，使鋰離子與電極材料之間的距離最短，并順利通過(guò)聚合物隔膜的微孔，電解質(zhì)還必須對(duì)其具有良好的潤(rùn)濕作用。利用毛細(xì)液體運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型分析了LiCoO2和MCMB電極在非水電解質(zhì)中的潤(rùn)濕性。結(jié)果表明，在相同的電解質(zhì)組成下，與MCMB相比，LiCoO2電極更難潤(rùn)濕。

多孔電極的潤(rùn)濕主要由電解質(zhì)在微孔中的滲透和鋪展性能控制。電解質(zhì)滲透性由粘度決定。電解質(zhì)的擴(kuò)散由表面張力控制。由于電解質(zhì)的粘度和表面張力的變化，有機(jī)溶劑的組成和鋰鹽的濃度會(huì)影響多孔電極的潤(rùn)濕性。增加EC和/或鋰鹽將惡化電解質(zhì)的鋪展性和滲透性。

此外，仔細(xì)控制壓力有助于增加??固液界面。交流阻抗譜研究表明，在注入電解質(zhì)之前抽真空可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大潤(rùn)濕。如果不施加真空，可能需要幾天時(shí)間才能完全潤(rùn)濕。

電解液中微量的HF酸和水在SEI膜的形成中起著重要作用。過(guò)量的水和酸含量不僅會(huì)導(dǎo)致LiPF6的分解，還會(huì)破壞SEI膜。在向電解質(zhì)中添加0.5%的水后，最初出現(xiàn)在石墨電極放電曲線中的鋰嵌入步驟不再出現(xiàn)，這表明當(dāng)使用水性電解質(zhì)（1mol/L LiBF4 EC/γ-BL）時(shí)產(chǎn)生的SEI。

該膜比在非水電解質(zhì)中產(chǎn)生的膜厚，這防止了鋰嵌入石墨層中。向電解質(zhì)中添加碳酸鋰或碳酸鈣、Al2O3、MgO、BaO等作為添加劑。它們將與電解質(zhì)中的少量HF反應(yīng)，以防止其對(duì)電極的損壞及其對(duì)LiPF6分解的催化作用。提高電解液的穩(wěn)定性。例如，在含有5000μg/g水的1mol/L LiPF6/EC+DEC電解質(zhì)中加入LiCl、LiF、LiBr和LiI可以抑制LiPF6與水的反應(yīng)。

當(dāng)加入0.1mol/L的LiCl時(shí)，LiPF6電解質(zhì)在50h內(nèi)不會(huì)與水反應(yīng)。DSC測(cè)量表明，加入LiCl后，LiPF6在265°C下反應(yīng)釋放的熱量在48小時(shí)內(nèi)保持不變。此外，碳二亞胺化合物可以通過(guò)分子中的氫原子與水形成較弱的氫鍵，這可以防止水與LiPF6反應(yīng)產(chǎn)生HF。