環(huán)狀磷酸酯作為電解液多功能添加劑的量子化學(xué)計(jì)算研究

項(xiàng)宏發(fā), 林 敏, 鄭 浩, 賀曉東

(合肥工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

環(huán)狀磷酸酯作為電解液多功能添加劑的量子化學(xué)計(jì)算研究

項(xiàng)宏發(fā), 林 敏, 鄭 浩, 賀曉東

(合肥工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

環(huán)狀磷酸酯作為鋰離子電池電解液多功能添加劑倍受關(guān)注,研究其結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系對(duì)于相關(guān)電解液的組成設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有重要意義。文章采用量子化學(xué)方法計(jì)算了15種環(huán)狀磷酸酯的前線軌道能量、化學(xué)硬度、氧化還原電位等量子化學(xué)參數(shù),從理論上預(yù)測(cè)其用作鋰離子電池電解液添加劑的可能性。研究了環(huán)狀磷酸酯分子結(jié)構(gòu)與電化學(xué)穩(wěn)定性之間的關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明:苯環(huán)取代不僅可以提高還原電位,還可以顯著降低氧化電位和化學(xué)硬度,提高分子的反應(yīng)活性;氟原子取代可以提高分子的還原電位,對(duì)氧化電位和化學(xué)硬度影響并不明顯。

鋰離子電池;電解液;添加劑;磷酸酯;量子化學(xué)

鋰離子電池由于具有能量密度大、工作電壓高、循環(huán)壽命長、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于小型電子設(shè)備中,成為近20年來商業(yè)化最成功的二次電池[1]。目前,鋰離子電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車的最大阻礙是安全問題,主要由電解液的性能決定。電解液一般由有機(jī)溶劑、鋰鹽、添加劑按一定比例配制而成。其中,電解液添加劑由于用量少、作用大成為電池領(lǐng)域研究熱點(diǎn),也是電解液應(yīng)用的核心技術(shù)。根據(jù)功能不同,電解液添加劑一般分為成膜添加劑、抗過充添加劑、阻燃添加劑、電解質(zhì)穩(wěn)定添加劑等。……