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纽扣式（2036）锂离子电池结构如图所示。 叠放次序如图中所标序号表示。
图2.3扣式锂离子电池结构示意图
Fig.2.3 The structure of button type Lithium-ion battery 其中：
1）正极电池壳（不锈钢）；
2）正极材料（集流体为铝箔的LiNi0.5Mn1.5O4涂布片）； 3）隔膜（聚乙烯材质）； 4）负极片（单质锂片）； 5）垫片（不锈钢）； 6）弹片（不锈钢）；
7）负极电池壳（不锈钢，装有密封圈）。 装配步骤如下：
a.将正负极电池壳、垫片、弹片、上述制得的正负极、隔膜、电解液，置入真空手套箱（ZKX南京大学仪器厂）中。
b.对其进行换气处理，用高纯氩气置换其中空气2-3遍。 c.在正极壳上，放置涂层朝上的正极片，隔膜。
d.将正极片置于正极壳中央后，在隔膜上滴3-4滴配置好的电解液。 e.将负极片放置于隔膜中央，并在其上放置垫片、弹片。 f.扣上负极电池壳，放入自封袋中。
g.用扣式电池封口机（铭瑞祥）封装成为所需扣式电池。
以上步骤，除g外，全部都在氩气氛围的手套箱中完成。
2.4测试分析手段
2.4.1 电导率的测定
将配置好的电解液装入一次性试管中，插入电击棒后置于节能型智能恒温槽（DC-4006宁波新芝生物科技股份有限公司）内，用电导率仪（DDS-307，上海雷磁）测量其电导率，从-30℃起升温至60℃，每隔10℃测量一次数据。用软件Origin9.1做电导率散点图。
2.4.2充放电测试
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在Land电池测试系统（CT2001A武汉鑫诺电子设备有限公司）及其配套电池测试仪上进行循环充放电测试。
充放电工步如下： a.静置3h；
b.60μA恒流充电至电压为5V； c.恒压充电15min； d.静置5min；
e.60μA恒流放电至电压为0V； f.转工步b，循环。
2.4.3交流阻抗测试
在CHI-660C电化学工作站（上海辰华）上进行交流阻抗测试。起始电压为其开路电压，振幅为5mV，频率为100kHz~0.01Hz。模拟电路用软件Zsimpwin所做得。
3.结果与讨论
3.1自制LiBOB的红外光谱及分析
图3.1 LiBOB的红外光谱图
Fig.3.1 The graph of infra-red spectroscopy for LiBOB
图3.1为所得产物的傅里叶变换红外光谱仪分析图，在各频率出现的吸收峰如下：
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出峰位置/(cm-1) 对应的官能团
3432.5 结晶水中的OH
1818.2 C=O不对称伸缩
1778.72 C=O对称伸缩
1638.1 COO-不对称伸缩
1442.33 COO-对称伸缩
1364.06 B-O伸缩振动
1307.6 C-O-B-O-C伸缩振动
1220.64 B-O-C 不对称伸缩振动
1088.42 O-B-O对称伸缩振动
997.88 O-B-O对称伸缩振动
983.31 O-B-O不对称伸缩振动
710.1 COO-对称伸缩振动
609.13 B-O变形振动
490.97 BO4键的振动
表3.1 红外光谱上的峰位置及对应官能团
Table.3.1 The peak position with his corresponding functional group of infra-red
spectroscopy
由官能团对应峰位置的表格可以看出，这些结构可以表示LiBOB的基本骨架。
3.2四种不同组分的锂离子电池电解液的性能研究
碳酸二乙酯（DEC）属于线性酯。具有非常高的沸点（127℃）、较高的介电常数（2.8）和相对比较低的粘度（0.75×10-4pa·s），对高电压方面锂离子电池的研究，还相对较少。而由于碳酸乙烯酯（EC）具有非常高的介电常数（89.6），好的成膜性能的优点，和熔点较低（39℃）的缺点。二者结合，优劣互补。又引入另一种促使高压下容易形成钝化膜的环丁砜（SL），并将该电解液体系与电导率高，常电压下（3.5~4.2V）电池性能好，高电压下性能较差的LiPF6盐和电导率低，粘度大，阻抗高，但成膜性能好的新型LiBOB盐相互对比，加以研究，具有一定的实际意义。
本小节主要研究了上述四种不同组成的锂离子电池电解液，对正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的影响，和常温高压下的充放电性能。
3.2.1电解液电导率的测定
图3.2是在温程为-30~60℃下的4种不同组分电解质溶液的电导率变化。由图可见，添加了10%的环丁砜的两种电解液的电导率，都低于两种没有添加环丁砜溶液的电导率。这可能是由于SL的粘度较大，当添加环丁砜后，溶液整体粘度增大，导致离子迁移速率降低。添加了0.1M LiBOB的两种溶液，相对于没有添加LiBOB的溶液的电导率低。这可能是由于LiBOB中的BOB-离子基团较大，溶解到溶剂中时，所得溶液粘度相对较大，导致Li+的移动被减缓所引起。但是，SL本身的高介电常数又能使离子的迁移速率增大，这可能是添加环丁砜以后，电导率降低的差距不是特别明显的原因。所以，同时添加了10%SL和0.1M LiBOB的溶液的电导率与标准电解液相比，差距也不是很大。
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图3.2 4种不同组分电解质溶液在-30~60℃范围下的电导率变化 Fig.3.2 Conductivity（κ in ms/cm）at -30~60℃ of four different solvents
通常，电解液粘度越低，溶剂对Li+的流动阻力越小，Li+的移动能力也越强。混合溶剂的相对介电常数越高，离子移动能力也越强。离子移动能力越强，电导率越高，电池性能（容量性能、阻抗性能）相对也越好。
3.2.2锂离子电池LiNi0.5Mn1.5O4/Li在四种电解液的放电性能研究
3.2.2.1充放电效率
表3.2锂离子电池在四种不同电解质溶液中的前三次充放电效率
Table.3.2 The charge/discharge efficiencies of the first 3 cycle of the lithium ion battery LiNi0.5Mn1.5O4/Li using the 4 kinds of solution
序号 电解液组成 第一次 第二次 第三次 1 LiPF6-EC/DEC 84.2% 87.4% 90.4% 2 LiPF6-EC/DEC+0.1M LiBOB 80.1% 85.7% 88.9% 3 LiPF6-EC/DEC+10%SL 79.7% 85.5% 92.1% 4 LiPF6-EC/DEC+0.1M LiBOB+10%SL 76.7% 87.9% 94.1%
表3.2是锂离子电池LiNi0.5Mn1.5O4/Li在四种不同成分的电解液的前三次循环的充放电效率图。综合4组电解液配方的电池，不难发现，首次循环的充放电效率（充电容量/放电容量）都比较低，第二次和第三次循环的充放电效率，都比首次充放电效率要高。而四种电解液第二第三次充放电效率各有差异，这说明四种电解液都能在正极形成钝化膜，但钝化膜的有效性存在明显差异。
由第1组电解液组成的电池，前三次充放电效率相差并不是很明显，但仍旧有差异。而且，效率相对（第4组循环前）较大。这表明在三次循环以后，电解
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液组分并没能够在正极表面形成明显的钝化膜。即并没有使Li+在正极钝化膜内的穿透性明显增强。所以充放电效率并没有明显提高。但由于EC的成膜性能很好，所以仍旧有所差异。
由第2组电解液组成的电池，前三次充放电效率相差不大，这可能是由于添
+
加了含Li的锂盐，而该锂盐对溶剂体系的粘度增大的负效应，没有引入Li+后的正效应作用明显。但第三次的充放电效率比前两次有较为明显的提高，原因可能是充电过程中，有部分BOB-分解，导致电解质溶液的粘度下降，而Li+的浓度本身就比较大。从而导Li+性回升。而EC的存在也在正极形成了钝化膜，因此，相对前两个循环，第三次循环的充放电效率有所提升。
经过第3组同第1组，以及第4组同第2组的比较，可以看出。加SL的体系的首个充放电循环的效率明显低很多，但第二和第三个循环时，充放电效率又明显增大，甚至在第三个循环时，第三组比第一组的效率要高。这是由于，SL的添加，导致电解质溶液的粘度增大，电导率降低，从而导Li+性下降。故首个循环时的充放电效率相对没有加SL的要低。但由于SL本身为一种含硫溶剂，S元素对正极钝化膜的形成起着非常明显的作用。在循环过程中，溶剂中的SL被氧化分解，增加了正极钝化膜形成的有效性，从而导致充放电效率又有所提升。
所以，由上述分析可知，电解质溶液的粘度和浓度对充放电效率有着一定的
+
影响。Li浓度偏低或粘度偏高，都将影响充放电效率，总而言之，这与电解质溶液的电导率有关[31]。 3.2.2.2首次放电曲线 首次放电曲线，能够明确表示出锂离子电池正极的放电电量与放电电压平台的特性。
图3.3 锂离子电池LiNi0.5Mn1.5O4/Li在四种不同电解液下常温时的首次放电
曲线
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